Las células bacterianas tienen una capa adicional de protección, llamada pared celular, que las células animales no tienen. Ensamblar esta armadura resistente implica múltiples pasos, algunos de los cuales son atacados por antibióticos como la penicilina y la vancomicina.
Sin embargo, un paso en el proceso sigue siendo un misterio porque no se conocían las estructuras moleculares de las proteínas involucradas.
Los investigadores de la Universidad de Duke ahora han proporcionado el primer vistazo de cerca a una proteína, llamada MurJ, que es crucial para construir la pared celular bacteriana y protegerla de ataques externos. Publicaron la estructura molecular de MurJ el 26 de diciembre en. Biología Molecular y Estructural de la Naturaleza.
Los investigadores de antibióticos sienten la necesidad urgente de obtener una comprensión más profunda de la construcción de la pared celular para desarrollar nuevos antibióticos frente a la creciente resistencia a los antibacterianos. Solo en los EE. UU., Una infección resistente a los antibióticos llamada MRSA causa casi 12,000 muertes por año.
"Hasta ahora, los mecanismos de MurJ han sido una especie de 'caja negra' en la síntesis de la pared celular bacteriana debido a dificultades técnicas para estudiar la proteína", dijo el autor principal Seok-Yong Lee, Ph.D., profesor asociado de bioquímica enFacultad de Medicina de la Universidad de Duke. "Nuestro estudio podría proporcionar información sobre el desarrollo de antibióticos de amplio espectro, porque casi todos los tipos de bacterias necesitan la acción de esta proteína".
La pared celular de una bacteria está compuesta de un material rígido similar a una malla llamado peptidoglicano. Las moléculas para producir peptidoglicano se fabrican dentro de la célula y luego deben transportarse a través de la membrana celular para construir la pared externa.
En 2014, otro grupo de científicos descubrió que MurJ es la proteína transportadora ubicada en la membrana celular que es responsable de voltear estos bloques de construcción de la pared a través de la membrana. Sin MurJ, los precursores de peptidoglicanos se acumulan dentro de la célula y la bacteria se desintegra.
Muchos grupos han intentado resolver la estructura de MurJ sin éxito, en parte porque es notoriamente difícil trabajar con las proteínas de membrana.
En el nuevo estudio, el equipo de Lee pudo cristalizar MurJ y determinar su estructura molecular a una resolución de 2 angstrom mediante un método establecido llamado cristalografía de rayos X, que es difícil de lograr en una proteína de membrana.
La estructura, combinada con experimentos de seguimiento en los que los científicos mutaron residuos específicos de MurJ, les permitió proponer un modelo de cómo voltea los precursores de peptidoglicano a través de la membrana.
Después de determinar la primera estructura de MurJ, el equipo de Lee ahora está trabajando para capturar MurJ en acción, posiblemente cristalizando la proteína mientras está unida a un precursor de peptidoglicano.
"Conseguir que la estructura de MurJ se vincule a su sustrato será clave. Realmente nos ayudará a comprender cómo funciona este transportador y cómo desarrollar un inhibidor dirigido a este transportador", dijo Lee.
El grupo de Lee también continúa los estudios de estructura y función de otros actores clave en la biosíntesis de la pared celular bacteriana. El año pasado, publicaron la estructura de otra enzima importante, MraY, unida a la muraimicina antibacteriana.
La investigación fue apoyada por fondos de inicio de la Universidad de Duke.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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