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Descubren una proteína en una bacteria que reduce la toxicidad del gluten

Un grupo de investigación de la Universidad de Sevilla ha identificado un microorganismo que degrada y neutraliza los componentes de los cereales que dañan a los enfermos celíacos. Los resultados de laboratorio abren una nueva vía en la búsqueda de soluciones alternativas para esta enfermedad.


Sevilla |
12 de febrero de 2020

Un grupo de investigación de la Universidad de Sevilla en colaboración con la empresa Biomedal ha confirmado que una bacteria disminuye el contenido de gluten tóxico en cereales. En concreto, neutraliza la mayor parte de las proteínas responsables de la respuesta inmunológica de la enfermedad celíaca, una enfermedad crónica frecuente en la población. Estos resultados obtenidos en el laboratorio, suponen un paso más en la reducción de gluten en productos de trigo o cebada.

De izquierda a derecha: Ángela Ruiz, Dra. Carolina Sousa, Dra. Isabel Comino, Verónica Segura y Dra. Mª de Lourdes Moreno, autoras del artículo.

La comunidad científica continúa buscando alternativas a un problema que afecta en España, según la Sociedad Española de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición Pediátrica a un niño de cada 71 y a un adulto de cada 357. En el artículo ‘A new microbial gluten-degrading prolyl endopeptidase: Potential application in celiac disease to reduce gluten immunogenic peptides’ publicado en la revista PlosOne, los investigadores dan un nuevo paso al haber aislado y caracterizado por primera vez una enzima llamada prolil-endopeptidasa (PEP) a partir de la bacteria Chryseobacterium taeanense sp. 2RA3.

Esta enzima ha sido capaz de reducir en algunos cereales y productos derivados, como la cerveza, el contenido de los llamados péptidos inmunogénicos de gluten (GIP) que son fragmentos de proteínas resistentes a la digestión gastrointestinal y que desencadenan las reacciones inmunológicas en pacientes celíacos. Para ello, han expresado esta enzima en la bacteria Escherichia coli. “Concretamente, consideramos que la enzima PEP 2RA3 debe combinarse con otras enzimas específicas para alcanzar la eliminación completa de GIP en la materia prima o durante el procesamiento de alimentos, ya que no puede quedar nada en el producto final para ser adecuado y seguro para celíacos”, afirma a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Sevilla Mª de Lourdes Moreno, autora del artículo.

Comparación de la actividad de glutenasa de la cepa 2RA3 con un degradador de gluten de referencia.

Aunque ya es frecuente encontrar en el etiquetado de los productos la cantidad de gluten que contienen, es difícil determinar la totalidad ingerida por los celíacos en su dieta diaria, ya que muchos de los alimentos aptos no llegan a estar libres por completo de esta sustancia. “Por ello, consideramos la necesidad del uso de enzimas como aditivos o auxiliares tecnológicos en la industria alimentaria, bien para eliminar de la materia prima las proteínas tóxicas que provocan la reacción inmunológica del gluten o como terapias orales no dietéticas para pacientes celíacos, que eviten los efectos de un consumo mínimo”, añade la investigadora.

En busca del neutralizador perfecto

El estudio ha unificado trabajos de microbiología, biotecnología y genética. Por un lado, la localización de cepas bacterianas con actividad glutenasa abre nuevas posibilidades en la investigación sobre la degradación y neutralización del gluten a partir de organismos vivos.

Además, el estudio ha incluido tecnología creada en otros laboratorios andaluces. Concretamente, la bacteria fue encapsulada en microesferas de hidrogel mediante un método llamado Flow Focusing que logra microencapsular cualquier tipo de sustancia a un nivel micrométrico. Posteriormente, se añadió la gliadina, uno de los componentes más tóxicos del gluten, y se observó cómo se redujo por completo durante un período de 48 horas después de la incubación.

Detección de actividad de glutenasa en bacterias microencapsuladas.

Por otro lado, el equipo ha realizado la caracterización genética de la PEP, que ha sido depositada en el Genbank, la red pública de secuencias genéticas del National Center for Biotechnology Information de Estados Unidos y que está integrada también por bases de datos de Japón y de Europa.

Los expertos compararon los resultados con la acción de otras enzimas bacterianas conocidas y lograron, mediante expresión recombinante, que la enzima de la bacteria Chryseobacterium taeanense 2RA3 fuera sintetizada por E. coli, para un mejor manejo y producción biotecnológico. Para confirmar la reducción de GIP se utilizaron unas tiras llamadas GlutenTox, similares a un test de embarazo, y que son específicas para el reconocimiento de estos GIP.

El grupo de investigación continúa explorando nuevas combinaciones de estas bacterias que permitan reducir completamente el contenido de cereales que provoca la reacción inmunológica con el objetivo de lograr el aditivo idóneo para obtener productos libres de gluten con todas las garantías necesarias para los celíacos.

Una de las vías de investigación del equipo se centra en el uso de enzimas como aditivos para eliminar de la materia prima las proteínas tóxicas que provocan la reacción inmunológica del gluten.

El estudio se ha financiado a través del proyecto ‘Identificación y caracterización de glutenasas en microorganismos para su potencial uso industrial y terapéutico en la enfermedad celíaca’ del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Referencias

María de Lourdes Moreno Amador, Miguel Arévalo-Rodríguez, Encarnación Mellado Durán, Juan Carlos Martínez Reyes, Carolina Sousa Martín. ‘A new microbial gluten-degrading prolyl endopeptidase: Potential application in celiac disease to reduce gluten immunogenic peptides’. PlosOne. 2019.

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