El péptido del sapo se transforma en un arma mortal contra las bacterias
Potencial para futuras aplicaciones médicas
Los investigadores del Technion - Instituto de Tecnología de Israel y del EMBL de Hamburgo han descubierto notables propiedades moleculares de un péptido antimicrobiano de la piel del sapo australiano. El descubrimiento podría inspirar el desarrollo de nuevas drogas sintéticas para combatir la infección bacteriana.
El péptido uperina 3,5 es secretado por la piel del sapo australiano. Cuando se expone a las membranas bacterianas, cambia rápidamente su estructura y se transforma en un arma antimicrobiana mortal. Las imágenes se tomaron con un microscopio electrónico de transmisión (TEM) en los Centros de Microscopía Electrónica del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales Technion y en el Departamento de Ingeniería Química. La estructura atómica cruzada de α fue determinada por los datos recogidos en el sincrotrón ESRF.
Nir Salinas/Technion
Un péptido antibacteriano que se enciende y se apaga
Los investigadores resolvieron la estructura molecular tridimensional de un péptido antibacteriano llamado uperina 3,5, que se segrega en la piel del sapo australiano (Uperoleia mjobergii) como parte de su sistema inmunológico. Descubrieron que el péptido se autoensambla en una estructura fibrosa única, que mediante un sofisticado mecanismo de adaptación estructural puede cambiar su forma en presencia de bacterias para proteger al sapo de las infecciones. Esto proporciona una evidencia única a nivel atómico que explica un mecanismo de regulación de un péptido antimicrobiano.
Las fibrillas antibacterianas de la piel del sapo tienen una estructura que recuerda a las fibrillas amiloides, que son un sello distintivo de las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson. Aunque las fibrillas amiloides se han considerado patógenas durante décadas, recientemente se ha descubierto que ciertas fibrillas amiloides pueden beneficiar a los organismos que las producen, desde los humanos hasta los microbios. Por ejemplo, ciertas bacterias producen tales fibrillas para luchar contra las células inmunes humanas.
Los hallazgos sugieren que el péptido antibacteriano segregado en la piel del sapo se auto-ensambla en una configuración "latente" en forma de fibrillas amiloides altamente estables, que los científicos describen como una conformación cruzadaβ. Estas fibrillas sirven como un reservorio de moléculas atacantes potenciales que pueden ser activadas cuando las bacterias están presentes. Una vez que el péptido se encuentra con la membrana bacteriana, cambia su configuración molecular a una forma cruzada menos compactaα, y se transforma en un arma mortal. "Este es un sofisticado mecanismo de protección del sapo, inducido por las propias bacterias atacantes", dice el biólogo estructural Meytal Landau, el autor principal de este estudio. "Este es un ejemplo único de un diseño evolutivo de estructuras supramoleculares conmutables para controlar la actividad."
Potencial para futuras aplicaciones médicas
Los péptidos antimicrobianos se encuentran en todos los reinos de la vida, y por lo tanto se hipotetiza que se utilizan comúnmente como armas en la naturaleza, ocasionalmente efectivos para matar no sólo a las bacterias, sino también a las células cancerosas. Además, las propiedades amiloides únicas del péptido antibacteriano del sapo, descubiertas en este estudio, arrojan luz sobre las posibles propiedades fisiológicas de las fibrillas amiloides asociadas a los trastornos neurodegenerativos y sistémicos.
Los investigadores esperan que su descubrimiento dé lugar a aplicaciones médicas y tecnológicas, por ejemplo, el desarrollo de péptidos antimicrobianos sintéticos que se activarían sólo en presencia de bacterias. Los péptidos sintéticos de este tipo también podrían servir como revestimiento estable para dispositivos médicos o implantes, o incluso en equipos industriales que requieren condiciones de esterilidad.
El estudio es el resultado de una colaboración entre los científicos del EMBL de Hamburgo y Technion, y grupos de Israel y España. Es un ejemplo del enfoque del EMBL en la investigación de las ciencias de la vida en su próximo programa científico Moléculas para Ecosistemas. El EMBL integrará enfoques interdisciplinarios para comprender las bases moleculares de la vida en el contexto de los cambios ambientales, y para proporcionar un potencial de traducción para apoyar los avances en la salud humana y planetaria.
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.
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