Química

Se descubre el blanco hacia el cual apuntar pesticidas contra mosquitos

(NC&T/Mayo) El Dr. Yuan-Ping Pang, químico experto en diseño molecular asistido por computador de Mayo Clinic, identificó dos residuos de aminoácidos exclusivos, llamados cisteína (286) y arginina (339), que existen en tres especies de mosquitos y en la cucaracha alemana.

Los descubrimientos del Dr. Pang son importantes porque se puede usar los residuos como blanco para un pesticida que incapacitaría sólo a los insectos portadores de tales residuos, los cuales no existen entre los mamíferos. Los hallazgos aparecen en la edición actual de PLoS ONE, una nueva revista arbitrada, de acceso abierto y publicada por la Biblioteca Pública de Ciencias.

"Estos hallazgos indican que los nuevos pesticidas podrían diseñarse para apuntar exclusivamente hacia la enzima del mosquito. Este tipo de pesticidas podría usarse en pequeñas cantidades para afectar a los mosquitos, mas no a los mamíferos", declara el doctor Pang. "Hemos creado el esquema para un pesticida capaz de incapacitar a los mosquitos portadores de malaria, y ahora estamos creando un prototipo del nuevo pesticida".

La forma en que muchos pesticidas funcionan actualmente es desarmando el residuo de serina, otro aminoácido de la enzima acetilcolinesterasa que se ubica en el sitio activo de la misma. Dicho residuo de serina está presente tanto en insectos como en mamíferos, y por ello, cualquier pesticida que apunte hacia este aminoácido afectaría por igual a insectos y mamíferos.

La acetilcolinesterasa es una enzima vital para insectos y mamíferos porque descompone la acetilcolina, uno de los principales neurotransmisores cerebrales relacionado con la memoria y el entendimiento.

El Dr. Pang, director del Laboratorio de diseño molecular asistido por computador de Mayo Clinic, estudió la composición genética de cada una de las 73 especies conocidas de acetilcolinesterasas, incluso las humanas. Identificó residuos que sólo existen en la versión de la acetilcolinesterasa de los mosquitos. Para identificar cuál de estos residuos es susceptible a los pesticidas, el Dr. Pang desarrolló un modelo tridimensional de la acetilcolinesterasa del mosquito; y con dicho modelo en la mano, el científico descubrió cómo funcionan los residuos, de una manera que nunca antes fue posible.

El Dr. Pang descubrió que los residuos de cisteína y de arginina se ubican en la abertura del sitio activo de la acetilcolinesterasa del mosquito. El sitio activo es un área dentro de la enzima donde se produce una reacción química rápida para descomponer una molécula o crear una nueva.

Los estudios anteriores realizados por el Dr. Pang y por investigadores de otras instituciones descubrieron que el residuo de cisteína actúa como gancho para atar a una pequeña molécula al sitio activo de la enzima y dañarla permanentemente. Esto fue lo que llevó al Dr. Pang a pensar que los residuos de cisteína y arginina podrían servir de blancos para un pesticida que no afectaría a humanos ni mamíferos.

"Aunque otros científicos han informado sobre un modelo tridimensional de la enzima acetilcolinesterasa del mosquito, no se ha notificado hasta la fecha sobre ningún residuo específico del mosquito en el sitio activo de la acetilcolinesterasa", comenta el Dr. Pang. "Estos hallazgos sugieren que puede fabricarse una molécula químicamente estable (que se usaría como pesticida más seguro) para que reaccione con el residuo de cisteína en la enzima acetilcolinesterasa del mosquito y la inhiba de forma irreversible".

El modelo tridimensional desarrollado por el Dr. Pang se creó mediante un sistema poderoso de computación llamado sistema de teraescala. El científico creó el sistema con 590 computadores personales. El término teraescala se refiere a una potencia de computación medida en unidades de teraFLOPS, el cual consiste en un procesador capaz de alcanzar una velocidad de un billón de operaciones de punto flotante por segundo. Un solo teraFLOPS se compara a un computador con capacidad de buscar en al menos 50.000 guías telefónicas de Manhattan en un segundo. El sistema de teraescala está entre los computadores más poderosos en la actualidad.


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