Las bacterias tienen muchos métodos de adaptación para resistir los antibióticos, pero una nueva clase de polipéptidos espirales desarrollados en la Universidad de Illinois apunta a una cosa sin la cual las bacterias no pueden vivir: una membrana externa.
Los polipéptidos, que son cadenas proteicas cortas, actúan como perforadoras bacterianas, perforando la membrana bacteriana hasta que la célula se desmorona. Los agentes antimicrobianos están vestidos para su misión en un caparazón cargado positivamente que les permite viajar en fluidos corporales, protegidosde interactuar con otras proteínas, y también las atrae a las membranas bacterianas.
Dirigidos por la U. de I. profesor de ciencia e ingeniería de materiales Jianjun Cheng, los investigadores publicaron sus hallazgos en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Cuando tiene una infección, puede ser muy difícil para un médico saber qué bacteria lo está infectando", dijo el investigador postdoctoral Menghua Xiong, coautor del artículo. "Muchos agentes antimicrobianos solo pueden curar una clasede bacterias. Un médico puede probar una clase, y si eso no funciona, pruebe con otra clase. Necesitamos más agentes antimicrobianos de amplio espectro ".
Los nuevos polipéptidos antimicrobianos están especialmente diseñados para plegarse en una espiral rígida que da como resultado una estructura en forma de varilla, ideal para perforar agujeros en la membrana bacteriana.
"Utilizamos un mecanismo muy establecido para perforar la membrana bacteriana", dijo Cheng, "por lo que a los polipéptidos realmente no les importa si las bacterias son gram positivas o gram negativas. Simplemente matan a las bacterias independientemente de sus otras propiedades superficiales."
Estas estructuras han sido investigadas para diversas aplicaciones médicas, pero como no les gusta el agua, no viajan bien en los fluidos corporales. Además, otras moléculas en la célula podrían interactuar con el polipéptido para interrumpir la estructura en espiral, haciéndoloineficaz en la perforación de la membrana.
Los investigadores de Illinois y sus colaboradores abordaron estos desafíos uniendo iones cargados positivamente a la columna vertebral de la espiral, creando una cubierta protectora alrededor del polipéptido para que sea a la vez soluble en agua y protegido de las reacciones cruzadas. Las estructuras espirales protegidas están aseguradasa los cambios de temperatura o pH, por lo que tienen una estabilidad y previsibilidad que carecen de agentes similares, dijo Cheng. Además, la cubierta positiva tiene la ventaja de apuntar a las membranas bacterianas al tiempo que disminuye la interacción con las células humanas.
"A nivel molecular, existen grandes diferencias entre las células bacterianas y humanas en las membranas", dijo Xiong. "Los lípidos de la membrana celular en las bacterias tienen muchas cargas negativas, y este polipéptido es positivo, por lo que interactúa con elmembrana bacteriana cargada negativamente. Pero con las células humanas, la interacción es más débil ".
Muchas drogas son muy específicas, interactúan con una proteína particular o interfieren con una vía particular en la célula bacteriana. Las bacterias pueden desarrollar resistencia al antibiótico al eludir el objetivo específico. Dado que las estructuras espirales simplemente hacen agujeros en la estructura física de la célula.Xiong dijo que sería mucho más difícil para las bacterias formar resistencia. Además, los nuevos agentes antimicrobianos podrían combinarse con otros medicamentos dirigidos para mejorar su efectividad.
"Los polipéptidos perforan agujeros en la membrana, lo que facilita que otras drogas pasen y eviten algunos de los mecanismos resistentes a las drogas", dijo Cheng. "Juntos, funcionan incluso mejor que un solo agente".
Debido a que las proteínas tienen un diseño preestablecido, Cheng predice que aumentar la producción no presentaría desafíos significativos. Los elementos precursores ya se fabrican a gran escala y están disponibles comercialmente.
A continuación, los investigadores continuarán mejorando los polipéptidos antimicrobianos, disminuyendo aún más la interacción con las células humanas y trabajando para atacar más específicamente a las bacterias patógenas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Liz Ahlberg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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