Las bacterias resistentes a los medicamentos se están convirtiendo rápidamente en una de las grandes preocupaciones del siglo XXI. Ahora los investigadores de la Universidad de Copenhague han descubierto una debilidad previamente desconocida; un "talón de Aquiles" de bacterias. Su descubrimiento, un paso crucial en la energía de las bacteriasmetabolismo, puede ser el primer paso para desarrollar una forma completamente nueva de antibióticos.
El profesor asociado Nikos Hatzakis en el centro de nanociencia y el departamento de Química de la Universidad de Copenhague, junto con el profesor asociado Lars Jeuken de la Universidad de Leeds, Reino Unido han publicado el artículo "Los experimentos con enzimas individuales revelan un estado de fuga de protones a lo largo de la vida en una oxidación de cobre Heme"en el periódico Revista de la Sociedad Americana de Química JACS .
Las bacterias bombean protones dentro y fuera de sus células para mantener un desequilibrio finamente ajustado entre el valor del pH por dentro y por fuera. Este desequilibrio, o gradiente, es la fuente de energía en la producción de ATP por parte del microbio, como una diferencia en el aguala presión es la fuente de energía para un generador hidroeléctrico. ATP, a su vez, impulsa la mayoría de los procesos biológicos en las bacterias, por lo que poder manipular el desequilibrio del pH podría ser una forma poderosa de desactivar los gérmenes.
Después de cuidadosos estudios, el equipo descubrió lo que podría ser una forma de manipular el equilibrio del pH generado mediante la manipulación de las bombas de protones. Descubrieron que cuando las bacterias se vuelven peligrosamente agrias en el interior, las bombas de protones pueden tener fugas. En otras palabras, se filtran cuandoEl desequilibrio entre el interior y el exterior se vuelve demasiado grande, dice Nikos Hatzakis.
"Creo que el mecanismo de fuga actúa como una válvula de seguridad en las bacterias. Si podemos diseñar un medicamento que apunte a dicha válvula de seguridad en las bombas de protones, sería un antibiótico muy poderoso, por lo que el estado de la fuga es una debilidad grave:Un talón de Aquiles, incluso si los gérmenes no tienen talones ", sonríe Nikos Hatzakis.
La bomba de protones en sí es una enzima de solo 5 nanómetros de diámetro. Se asienta en la superficie, o membrana, de la bacteria. Llegar a medir su fuga no fue fácil. Para verlo, el equipo "quirúrgicamente" removió elbombea desde la membrana bacteriana y la coloca en un portaobjetos de microscopio, pero mirar no fue suficiente, explica Sune Jorgensen, quien realizó la mayoría de los estudios realizados en Dinamarca.
"Queríamos poder controlar la bomba: encenderla y apagarla. Para hacer eso, construimos un electrodo minúsculo. Cubrimos el portaobjetos del microscopio con 30 nanómetros de oro. Esto es lo suficientemente delgado como para ver a través de él, pero eléctricamente conductor, por lo que nos permitió encender y apagar la bomba con una corriente eléctrica ", dice Sune.
El descubrimiento de la válvula de seguridad bacteriana está en desacuerdo con la visión biológica clásica, donde se supone que las enzimas y las proteínas están activadas o desactivadas. Encontrar una que esté funcionando, pero que no funcione de manera óptima, es algo así comosorpresa, según Hatzakis.
"Este resultado es obviamente interesante debido a su posible aplicación en la investigación de antibióticos, pero también responde a una pregunta fundamental sobre cómo funcionan las enzimas", dice Hatzakis y continúa :
"Descifrar este comportamiento requirió una combinación única de conocimientos de química, biología y nanotecnología. Nunca antes nadie había visto una sola bomba en el trabajo, pero logramos ver una o muy pocas a la vez. Y eso essonrisas geniales Nikos Hatzakis.
Como muchas buenas respuestas en ciencia, esta también plantea nuevas preguntas y allana el camino para las aplicaciones, dice Hatzakis "Si podemos o no diseñar medicamentos que exploten la debilidad de la bacteria, podría ser una de las siguientes preguntas pararesponda con las técnicas de molécula única de la Universidad de Copenhague, Departamento de Química, Centro de Nanociencia ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias - Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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