Estudio del mecanismo de acción de la familia de antifúngicos de las teonelamidas y la activación ectópica de la síntesis de β(1,3)-glucano de la pared celular fúngica

Abstract

[ES] La presente tesis doctoral aborda el estudio del mecanismo de acción de la Teonelamida A (TNM-A), un péptido bicíclico marino con potente actividad antifúngica, en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe. A través de un enfoque integrado de genética, bioquímica y microscopía "in vivo" del mecanismo de acción de la TNM-A, se demuestra que actúa como un modulador de membrana, interconectando la organización lipídica de la membrana plasmática, el tráfico vesicular y la síntesis de pared celular. Previamente se había mostrado que la TNM-A se une de manera estereoespecífica al ergosterol de la membrana plasmática sin formar poros ni causar lisis celular, alterando la curvatura y fluidez de la membrana. Esta perturbación biofísica desencadena una activación sostenida de la GTPasa Rho1, que controla la polaridad y el tráfico vesicular, produciendo un desequilibrio entre exocitosis y endocitosis. Nuestros resultados muestran que, como consecuencia de esta alteración, las glucán sintasas integrales de la membrana plasmática (Bgs1, Bgs4 y Ags1) quedan atrapadas en la membrana, manteniendo una actividad constante, aberrante y localizada que conduce a la acumulación progresiva de β(1,3)-glucano y α(1,3)-glucano, y al engrosamiento ectópico e interno de la pared celular, especialmente en septos y polos de crecimiento. Este proceso está acompañado de un desacoplamiento entre la síntesis de la pared celular y la progresión del ciclo celular, dando lugar a una parada irreversible del ciclo en estados morfológicamente polarizados (fenotipos 1P y 2P de crecimiento por uno o dos polos, y distintos tipos T1, T2 y T3 de septación), cuya distribución depende de la fase del ciclo de la célula cuando entra en contacto con el compuesto. La TNM-A, por tanto, interrumpe la coordinación espacio-temporal entre la membrana plasmática, la pared celular y el ciclo celular, revelando un nivel fundamental de integración fisiológica. A nivel bioquímico, se observó un incremento global en el contenido de pared celular (desde un 25-30% en una célula normal llegando hasta hasta un 56% de la célula) y una alteración profunda de su composición, con un aumento marcado del β(1,3)-glucano, un menor aumento del α-glucano y una reducción de los componentes minoritarios (β(1,6)-glucano, y glicoproteínas). Los análisis genéticos demostraron que la toxicidad de la TNM-A no se debe a la sobreproducción de pared, sino a la disrupción del tráfico endocítico y de la homeostasis membrana-pared, donde la sobreacumulación del glucano constituye una respuesta compensatoria. En conjunto, la TNM-A se muestra como un antifúngico con un mecanismo híbrido y una diana dual (membrana y pared celular). Su acción contrasta con la de los polienos (como la anfotericina B), que destruyen la membrana, y con la de las equinocandinas, que inhiben directamente a la enzima β-glucán sintasa. La TNM-A actúa, en cambio, como un modulador funcional del microentorno lipídico, capaz de alterar la organización y el tráfico de proteínas de membrana sin comprometer la integridad estructural inmediata. Este trabajo establece a la TNM-A como un nuevo modelo de antifúngico, donde los productos naturales no solo sirven como antifúngicos, sino también como herramientas para explorar la dinámica de la membrana plasmática y su papel en la morfogénesis fúngica. Los resultados abren una nueva vía de estudio en la farmacología antifúngica, centrada en la manipulación de la estructura lipídica y la arquitectura de la membrana plasmática como ejes reguladores de la viabilidad y la morfología celular.