El veneno de los insectos, como las avispas y las abejas, está lleno de compuestos que pueden matar bacterias. Desafortunadamente, muchos de estos compuestos también son tóxicos para los humanos, por lo que es imposible usarlos como antibióticos.
Después de realizar un estudio sistemático de las propiedades antimicrobianas de una toxina que normalmente se encuentra en una avispa sudamericana, los investigadores del MIT han creado variantes del péptido que son potentes contra las bacterias pero no tóxicas para las células humanas.
En un estudio de ratones, los investigadores encontraron que su péptido más fuerte podría eliminar por completo Pseudomonas aeruginosa una cepa de bacterias que causa infecciones respiratorias y de otro tipo y es resistente a la mayoría de los antibióticos.
"Hemos reutilizado una molécula tóxica en una molécula viable para tratar infecciones", dice César de la Fuente-Núñez, un postdoc del MIT. "Al analizar sistemáticamente la estructura y función de estos péptidos, hemos sidocapaz de ajustar sus propiedades y actividad "
De la Fuente-Núñez es uno de los autores principales del artículo, que aparece en la edición del 7 de diciembre de la revista Biología de las comunicaciones de la naturaleza . Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y de ingeniería biológica del MIT, y Vani Oliveira, profesor asociado de la Universidad Federal de ABC en Brasil, también son autores principales. El autor principal del artículo es Marcelo Der TorossianTorres, un ex estudiante visitante en el MIT.
variantes venenosas
Como parte de sus defensas inmunes, muchos organismos, incluidos los humanos, producen péptidos que pueden matar bacterias. Para ayudar a combatir la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, muchos científicos han estado tratando de adaptar estos péptidos como posibles fármacos nuevos.
El péptido en el que se centraron De la Fuente-Núñez y sus colegas en este estudio fue aislado de una avispa conocida como Polybia paulista. Este péptido es lo suficientemente pequeño, solo 12 aminoácidos, que los investigadores creían que sería factiblecree algunas variantes del péptido y pruébelos para ver si pueden volverse más potentes contra los microbios y menos dañinos para los humanos.
"Es un péptido lo suficientemente pequeño que puede intentar mutar tantos residuos de aminoácidos como sea posible para tratar de descubrir cómo cada bloque de construcción está contribuyendo a la actividad antimicrobiana y la toxicidad", dice de la Fuente-Núñez.
Al igual que muchos otros péptidos antimicrobianos, se cree que este péptido derivado del veneno mata los microbios al alterar las membranas celulares bacterianas. El péptido tiene una estructura alfa helicoidal, que se sabe que interactúa fuertemente con las membranas celulares.
En la primera fase de su estudio, los investigadores crearon unas pocas docenas de variantes del péptido original y luego midieron cómo esos cambios afectaron la estructura helicoidal de los péptidos y su hidrofobicidad, lo que también ayuda a determinar qué tan bien interactúan los péptidos con las membranas.Luego probaron estos péptidos contra siete cepas de bacterias y dos de hongos, lo que permitió correlacionar su estructura y propiedades fisicoquímicas con su potencia antimicrobiana.
En función de las relaciones estructura-función que identificaron, los investigadores diseñaron otras docenas de péptidos para realizar más pruebas. Pudieron identificar porcentajes óptimos de aminoácidos hidrofóbicos y aminoácidos cargados positivamente, y también identificaron un grupo de aminoácidosdonde cualquier cambio perjudicaría la función general de la molécula.
lucha contra la infección
Para medir la toxicidad de los péptidos, los investigadores los expusieron a células de riñón embrionario humano cultivadas en una placa de laboratorio. Seleccionaron los compuestos más prometedores para analizar en ratones infectados Pseudomonas aeruginosa , una fuente común de infecciones respiratorias y del tracto urinario, y descubrió que varios de los péptidos podrían reducir la infección. Uno de ellos, administrado en una dosis alta, podría eliminarla por completo.
"Después de cuatro días, ese compuesto puede eliminar completamente la infección, y eso fue bastante sorprendente y emocionante porque normalmente no vemos eso con otros antimicrobianos experimentales u otros antibióticos que hemos probado en el pasado con este modelo de ratón en particular", dice de la Fuente-Núñez.
Los investigadores han comenzado a crear variantes adicionales que esperan puedan eliminar las infecciones a dosis más bajas. De la Fuente-Núñez también planea aplicar este enfoque a otros tipos de péptidos antimicrobianos naturales cuando ingrese a la facultad de la Universidad dePensilvania el año que viene.
"Creo que algunos de los principios que hemos aprendido aquí pueden ser aplicables a otros péptidos similares que se derivan de la naturaleza", dice. "Cosas como la helicidad y la hidrofobicidad son muy importantes para muchas de estas moléculas, yalgunas de las reglas que hemos aprendido aquí definitivamente se pueden extrapolar "
La investigación fue financiada, en parte, por la Fundación Ramon Areces y la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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