Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han diseñado biosensores de diseño que pueden detectar moléculas de antibióticos de interés. Los biosensores son un primer paso hacia la creación de "fábricas" productoras de antibióticos dentro de microbios como E. coli.
Los macrólidos son un grupo de moléculas pequeñas de origen natural que pueden tener efectos antibióticos, antifúngicos o anticancerígenos. El antibiótico eritromicina es un ejemplo: es un macrólido producido por bacterias que habitan en el suelo. Los investigadores están interesados en utilizar estos antibióticos naturales ymicrobios que los producen para desarrollar nuevos antibióticos; sin embargo, los microbios que producen macrólidos antibióticos solo producen pequeñas cantidades de una variedad limitada de antibióticos.
"Nuestro objetivo final es diseñar microbios para hacer nuevas versiones de estos antibióticos para nuestro uso, lo que reducirá drásticamente la cantidad de tiempo y dinero necesarios para las pruebas y el desarrollo de nuevos medicamentos", dice Gavin Williams, profesor asociado de bio-orgánicosquímica en NC State y autor correspondiente de un artículo que describe la investigación. "Para hacer eso, primero debemos ser capaces de detectar las moléculas antibióticas de interés producidas por los microbios".
Williams y su equipo utilizaron un interruptor molecular natural, una proteína llamada MphR, como su biosensor. En E. coli , MphR puede detectar la presencia de antibióticos macrólidos secretados por microbios que están atacando E. coli . Cuando MphR detecta el antibiótico, activa un mecanismo de resistencia para negar los efectos del antibiótico.
Los investigadores crearon una gran biblioteca de variantes de proteínas MphR y las examinaron para detectar la capacidad de activar la producción de una proteína verde fluorescente cuando estaban en presencia de un macrólido deseado. Probaron las variantes contra la eritromicina, que MphR ya reconoce,y descubrieron que algunas de las variantes de MphR mejoraron su capacidad de detección por diez. También probaron con éxito las variantes contra macrólidos que no estaban estrechamente relacionados con la eritromicina, como la tilosina.
"Esencialmente hemos cooptado y desarrollado el sistema de sensores MphR, aumentando su sensibilidad para reconocer las moléculas que nos interesan", dice Williams. "Sabemos que podemos adaptar este biosensor y que detectará las moléculasnos interesa, lo que nos permitirá detectar millones de cepas diferentes rápidamente. Este es el primer paso hacia la ingeniería de alto rendimiento de antibióticos, donde creamos vastas bibliotecas de cepas modificadas genéticamente y variantes de microbios para encontrar las pocascepas y variantes que producen la molécula deseada con el rendimiento deseado "
La investigación aparece en Biología Sintética ACS y fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud subvención GM104258 y el Fondo de Innovación del Canciller del Estado de Carolina del Norte. Estudiante de posgrado Yiwei Li, ex estudiante de posgrado Christian Kasey, ex estudiante de pregrado Mounir Zerrad y T. Ashton Cropp, profesor de químicaen la Virginia Commonwealth University, contribuyó al trabajo.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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