El nuevo enfoque hace que las bacterias produzcan potenciales compuestos antibióticos y antiparasitarios
Los investigadores utilizaron diversas técnicas, incluida la extracción de genoma, para identificar las bacterias que producen compuestos defensivos en respuesta a la exposición a las hormonas
Los investigadores han desarrollado un método para estimular la producción de nuevos antibióticos o compuestos antiparasitarios que se esconden en los genomas de las actinobacterias, que son la fuente de medicamentos como la actinomicina y la estreptomicina y se sabe que albergan otras riquezas químicas sin explotar.
Los investigadores utilizaron diversas técnicas, incluida la extracción del genoma, para identificar las bacterias que producen compuestos defensivos en respuesta a la exposición a las hormonas. Su enfoque ayudará en el descubrimiento de nuevos antibióticos y otras moléculas de utilidad médica.
Graphic by Julie McMahon
Los investigadores querían superar un problema de décadas de antigüedad que enfrentan quienes esperan estudiar y hacer uso de los innumerables compuestos antibióticos, antimicóticos y antiparasitarios que las bacterias pueden producir, dijo Satish Nair, un profesor de bioquímica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign que dirigió la investigación.
"En condiciones de laboratorio, las bacterias no fabrican el número de moléculas que tienen la capacidad de hacer", dijo. "Y eso es porque muchas están reguladas por hormonas de moléculas pequeñas que no se producen a menos que la bacteria esté bajo amenaza."
Nair y sus colegas querían determinar cómo estas hormonas influyen en la producción de antibióticos en las actinobacterias. Al exponer sus bacterias a la hormona o combinación de hormonas adecuadas, los investigadores esperan estimular a los microbios para que produzcan nuevos compuestos que sean médicamente útiles.
El equipo se centró en el avenolide, una hormona que es más estable químicamente que la utilizada en estudios anteriores de hormonas bacterianas. La avenolida regula la producción de un compuesto antiparasitario conocido como avermectina en un microbio del suelo. Una versión químicamente modificada de este compuesto, la ivermectina, se utiliza como tratamiento para la ceguera de los ríos, una enfermedad transmitida por las moscas que cegó a millones de personas, principalmente en el África subsahariana, antes de que se desarrollara la droga.
Para el nuevo estudio, el estudiante graduado en química Iti Kapoor desarrolló un proceso más racionalizado para sintetizar avenólido en el laboratorio que el que había disponible anteriormente. Esto permitió al equipo estudiar las interacciones de la hormona con su receptor tanto dentro como fuera de las células bacterianas.
"Utilizando un método llamado cristalografía de rayos X, el Iti y el estudiante de postgrado en bioquímica Philip Olivares fueron capaces de determinar cómo la hormona se une a su receptor y cómo el receptor se une al ADN en ausencia de hormonas", dijo Nair. "Típicamente, estos receptores se asientan en el genoma y actúan básicamente como frenos".
Los investigadores descubrieron que cuando la hormona se une a ella, el receptor pierde su capacidad de adherirse al ADN. Esto apaga los frenos, permitiendo al organismo producir compuestos defensivos como los antibióticos.
Saber qué regiones del receptor están involucradas en la unión a la hormona y al ADN permitió al equipo escanear los genomas de docenas de actinobacterias para encontrar secuencias que tuvieran los rasgos adecuados para unirse a su receptor o a receptores similares. Este proceso, llamado minería del genoma, permitió al equipo identificar 90 actinobacterias que parecen estar reguladas por el avenolide u otras hormonas de la misma clase.
"Nuestro proyecto a largo plazo es tomar esas 90 bacterias, cultivarlas en el laboratorio, añadirles hormonas químicamente sintetizadas y ver qué nuevas moléculas se están produciendo", dijo Nair. "La belleza de nuestro enfoque es que ahora podemos hacer que la bacteria produzca grandes cantidades de moléculas que normalmente no podríamos hacer en el laboratorio".
Es probable que algunos de estos nuevos compuestos tengan relevancia médica, dijo.
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