El antibiótico intercepta los bloques de construcción de la envoltura bacteriana
Una de las últimas flechas del aljaba en la lucha contra las bacterias peligrosas es el antibiótico de reserva daptomicina. Se utiliza principalmente cuando los medicamentos convencionales fallan debido a la resistencia de las bacterias. Aunque el antibiótico fue desarrollado hace unos 30 años, su modo exacto de acción no estaba claro anteriormente. Los científicos de la Universidad de Bonn han descifrado ahora el rompecabezas: La daptomicina bloquea la integración de importantes elementos en la pared celular de los patógenos, matando así a las bacterias.
La daptomicina se une a zonas especiales de la envoltura celular de la bacteria Staphylococcus aureus, que son ricas en estructuras de ataque. La daptomicina marcada con fluorescencia brilla en verde. Estas son las áreas donde las células se están dividiendo actualmente.
© Fabian Grein
Cuando se trata de infecciones bacterianas, los antibióticos son las armas médicas de elección, pero cada vez son más contundentes. El número de resistencias está aumentando, por lo que muchos antibióticos ya no son eficaces contra los patógenos peligrosos. Algunas de estas sustancias activas están destinadas a infecciones especialmente graves con bacterias resistentes. Un ejemplo es la daptomicina, que se lanzó en los Estados Unidos en 2003 y en Alemania en 2006. Se utiliza para el tratamiento de las infecciones por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) y enterococos resistentes.
"Aunque la daptomicina fue descubierta hace unos 30 años, el modo de acción exacto seguía siendo esquivo hasta ahora", explica la Prof. Dra. Tanja Schneider del Instituto de Microbiología Farmacéutica de la Universidad de Bonn y del Centro Alemán de Investigación de Infecciones (DZIF). Había diferentes teorías sobre cómo este antibiótico ataca y mata las bacterias. Una de ellas era que la daptomicina perfora la envoltura bacteriana y conduce a un flujo de potasio que termina con la muerte de la bacteria. "Nadie entendió cómo funciona realmente la daptomicina", dice la Dra. Anna Müller, una de las autoras principales del grupo de investigación del Prof. Schneider.
El equipo de investigación interdisciplinario
El equipo interdisciplinario de los campos de la medicina, la farmacología y la química física utilizó una amplia variedad de métodos científicos para descubrir el modo de acción del antibiótico. Los investigadores primero etiquetaron la daptomicina con un colorante fluorescente que brilla en verde. Esto les permitió seguir exactamente donde el antibiótico se acopla a las células estafilocócicas bajo el microscopio de alta resolución. "La daptomicina se une a las bacterias en las regiones donde la nueva pared celular está siendo sintetizada", dijo el Dr. Fabian Grein, otro autor principal y colega del Prof. Schneider.
Como en un kit de construcción, la pared de la célula bacteriana está ensamblada de numerosos bloques de construcción. Otros análisis realizados por los investigadores sobre los estafilococos y las paredes bacterianas producidas sintéticamente mostraron que dos de estos bloques de construcción en particular son enormemente importantes para el efecto de la daptomicina: el bloque de construcción de la pared celular central "lípido II" y el lípido de membrana fosfatidilglicerol (PG). "La combinación de lípido II y PG juntos es el talón de Aquiles de la bacteria", dice Schneider. Aquí es exactamente donde la daptomicina entra en juego: El antibiótico captura estos importantes bloques de construcción y bloquea la construcción posterior de la pared celular. Como resultado, la pared celular bacteriana se vuelve inestable, dando lugar a la salida de varios iones, incluyendo el potasio. "La salida de los iones no es el verdadero mecanismo de destrucción de la daptomicina, como se pensó originalmente, sino una consecuencia de la muerte de la célula bacteriana", concluye Schneider.
"Fuimos capaces de mostrar cómo funciona realmente la daptomicina y a qué estructuras moleculares se acopla", comenta el Prof. Dr. Ulrich Kubitscheck del Departamento de Química Biofísica de la Universidad de Bonn. Este es un importante prerrequisito para una mayor optimización de la daptomicina. Dado que no se pueden desarrollar nuevas sustancias activas en la medida deseada para combatir la resistencia a los antibióticos, los investigadores se están centrando en terapias combinadas que utilizan diferentes sustancias activas. "La estrategia es atacar a las bacterias ya resistentes con armas de acción diferente", dice el Prof. Schneider. Sin embargo, esto sólo funcionaría si se conoce el modo de acción y los objetivos de los antibióticos.
El estudio se llevó a cabo en el Centro de Investigación en Colaboración Transregional TRR261 "Antibiotic CellMap - Cellular Mechanisms of Antibiotic Action and Production", situado en las Universidades de Bonn y Tubinga y financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG). También participa el Centro Alemán de Investigación de Infecciones. "Sólo mediante esta cooperación transdisciplinaria pudimos dar el paso decisivo hacia adelante y resolver un rompecabezas que la ciencia ha estado reflexionando durante 30 años", dice Schneider.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Fabian Grein, Anna Müller, Katharina M. Scherer, Xinliang Liu, Kevin C. Ludwig, Anna Klöckner, Manuel Strach, Hans-Georg Sahl, Ulrich Kubitscheck & Tanja Schneider; "Ca2+-Daptomycin targets cell wall biosynthesis by forming a tripartite complex with undecaprenyl-coupled intermediates and membrane lipids"; Nature Communication; 2020
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
