Al igual que las personas que forman, las células se comunican chocando entre sí e intercambiando apretones de manos. A diferencia de las personas, las células realizan estos apretones de manos utilizando la diversa gama de moléculas de azúcar que recubren su superficie, como árboles que cubren un paisaje. Los apretones de manos entre estas moléculas de azúcar, o glicanos, hacen que las células reaccionen de maneras específicas entre sí, como escapar, ignorar o destruir.
Descubrir el "lenguaje corporal" de los glicanos durante estos apretones de manos puede proporcionar pistas sobre cómo funcionan los cánceres, las infecciones y los sistemas inmunológicos, así como soluciones a los desafíos de salud y sostenibilidad que enfrenta la sociedad hoy en día.
Cada molécula de glicano está formada por una red de moléculas de azúcar individuales unidas entre sí. La gran cantidad de posibles estructuras de glucanos que se pueden construir conectando estas moléculas de azúcar permite que los glucanos almacenen información rica.
Debido a que todas las células vivas están cubiertas de azúcares, los glicanos actúan como tarjetas de identificación de las células. Muestran la identidad de la célula, por ejemplo si es una bacteria o una célula humana, y su estado, por ejemplo si es sana o cancerosa, al resto del cuerpo y permiten que otras células la reconozcan y respondan. Por ejemplo, estos signos de identificación permiten que nuestras células inmunitarias reconozcan y eliminen bacterias dañinas y células cancerosas, mientras dejan en paz a las células sanas.
Un ejemplo de cómo la información almacenada en glucanos es importante para la vida diaria es el tipo de sangre. Los glicanos están unidos químicamente a proteínas y lípidos en la superficie de los glóbulos rojos. En particular, la superficie de los glóbulos rojos de tipo A tiene glicanos que difieren de los glicanos de la superficie de los glóbulos rojos de tipo B y O. Saber qué tipo de sangre tiene es importante para evitar una respuesta inmune no deseada durante las transfusiones de sangre.
Las proteínas decoradas con glicanos o glicoproteínas y los lípidos decorados con glicanos o glicolípidos se encuentran en todas partes en la naturaleza.
Por ejemplo, glicoproteínas distintivas cubren la superficie de los virus que causan el COVID-19, el VIH y la influenza H1N1 y les ayudan a infectar las células. Los glicolípidos también recubren muchas bacterias, lo que les permite adherirse a sus huéspedes y protegerlos de virus y células inmunitarias.
Más recientemente, los investigadores descubrieron piezas de material genético decoradas con glicanos en las superficies de células de mamíferos, desafiando la noción de larga data de que el material genético sólo podía encontrarse en el núcleo de las células e iniciando investigaciones para determinar las funciones de estos glicanos. Un estudio reciente demostró que estas moléculas son vitales para atraer células inmunes hacia tejidos infectados o lesionados.
Además de la rica información biológica contenida en los glicanos, su ubicación de fácil acceso en las superficies celulares los convierte en objetivos muy atractivos para la investigación científica y el desarrollo de fármacos.
Las células detectan los glicanos en la superficie de otras células mediante el uso de proteínas llamadas lectinas, entre otras. Cada lectina tiene un área única que le permite unirse a glicanos con una secuencia coincidente específica, lo que desencadena señales complejas que conducen a una acción biológica.
Por ejemplo, una subfamilia de lectinas llamadas lectinas de tipo C son capaces de reconocer glicanos específicos en las paredes exteriores de virus, hongos y bacterias dañinos. Estas lectinas, que se encuentran en las superficies de ciertas células inmunitarias, entregan los glicanos a proteínas de otras células inmunitarias que ahora pueden destruir selectivamente cualquier virus o célula que transporte ese glicano. Este proceso permite que el sistema inmunológico elimine del cuerpo patógenos dañinos. Por ejemplo, estas lectinas reconocen los glicanos en las superficies de las células cancerosas y dirigen a otras células inmunitarias para que eliminen estas células cancerosas.
Otro tipo de lectina llamada siglecs se encuentra en las superficies de las células inmunitarias y les ayuda a distinguir las propias de las ajenas, es decir, entre las células que forman el cuerpo y las células extrañas al cuerpo. Debido a que los siglecs participan en el control de cómo responde el sistema inmunológico a muchos cánceres, alergias, enfermedades autoinmunes y neurodegeneración, ofrecen una oportunidad para tratar estas afecciones.
El éxito inicial de los medicamentos a base de glucanos se ejemplifica con la vacuna Prevnar de Pfizer para prevenir la neumonía bacteriana, que fue aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos en 2010. Prevnar contiene glicanos de varias cepas de Streptococcus pneumoniae, la principal causa de neumonía bacteriana en niños y adultos. Los glicanos bacterianos de la vacuna desencadenan una respuesta inmunitaria cuando las células inmunitarias reconocen los glicanos como amenazas extrañas. Una vez que las células inmunitarias aprenden a neutralizar la amenaza, el cuerpo se vuelve inmune a futuras invasiones de bacterias con los mismos glicanos.
Debido a que los científicos aún no pueden extraer toda la información biológica de los glicanos, su potencial como tratamiento sigue sin explotar. Extraer de forma exhaustiva toda la información almacenada en los glicanos es muy difícil porque actualmente no existe tecnología capaz de analizar las complejas y diversas estructuras de los glicanos. Los investigadores aún no saben cómo son estos "códigos de azúcar" y cómo funcionan.
Los glicanos individuales están compuestos de moléculas de azúcar en disposiciones únicas, pero las herramientas analíticas actuales sólo pueden analizar simultáneamente muchos glicanos. Para ver por qué esto es un problema para el análisis, imaginemos todos los glicanos de una célula como caramelos en un frasco. Algunos de ellos son del mismo color y otros no. Sería difícil identificar y cuantificar el color de cada caramelo en el frasco si no puedes vaciarlos para clasificarlos individualmente.
Mi laboratorio enfrenta este desafío desarrollando tecnología de imágenes que puede analizar la estructura de los glicanos mediante imágenes de cada molécula individual. Básicamente, estamos desarrollando una técnica para abrir el frasco y estudiar cada dulce, uno a la vez.
A largo plazo, mi equipo aspira a revelar cómo estos glicanos se presentan a las proteínas que los reconocen y, finalmente, revelar el lenguaje mismo que utilizan las células para expresarse.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
