Retroceder en el tiempo con los antibióticos
"Recrear una molécula tan antigua fue estimulante, parecido a resucitar dinosaurios o mamuts lanudos"
En el panorama médico actual, los antibióticos son fundamentales para combatir las infecciones bacterianas. Estos potentes compuestos, producidos por bacterias y hongos, actúan como defensas naturales contra los ataques microbianos. Un equipo de investigadores se adentró en el intrincado mundo de los antibióticos glucopéptidos -un recurso vital para contrarrestar los patógenos farmacorresistentes- para desvelar sus orígenes evolutivos. Las doctoras Demi Iftime y Martina Adamek dirigieron este proyecto interdisciplinar, bajo la dirección de los profesores Evi Stegmann y Na-dine Ziemert, del Grupo de Excelencia "Controlar los microbios para combatir las infecciones" de la Universidad de Tubinga, con el apoyo del profesor Max Cryle y el doctor Mathias Hansen, de la Universidad Monash de Australia.
Mediante el uso de la bioinformática avanzada, el equipo trató de descifrar el modelo químico de los antiguos antibióticos glucopéptidos. Al comprender su trayectoria evolutiva, los investigadores buscaban información que pudiera orientar el desarrollo de futuros antibióticos para aplicaciones médicas. El estudio del equipo se ha publicado en el último número de Nature Communications.
Trazar una trayectoria evolutiva
"Los antibióticos surgen de un continuo tira y afloja evolutivo entre distintos organismos, cada uno de los cuales se esfuerza por superar o reducir la propagación de sus adversarios", explica Evi Stegmann. Para explorar este aspecto, los investigadores utilizaron los antibióticos glucopéptidos teicoplanina y vancomicina, junto con compuestos relacionados procedentes de cepas bacterianas específicas. Estos compuestos, formados por aminoácidos y azúcares, alteran la construcción de la pared celular bacteriana y, en última instancia, provocan la muerte de las bacterias. En particular, la teicoplanina y la vancomicina presentan esta potencia contra numerosos patógenos humanos.
En términos simplificados, los científicos suelen organizar las especies en una estructura de árbol evolutivo para ilustrar sus relaciones. Del mismo modo, el equipo de investigadores construyó un árbol genealógico de los antibióticos glicopéptidos conocidos, vinculando sus estructuras químicas mediante grupos de genes que codifican sus planos. Mediante algoritmos bioinformáticos, dedujeron una supuesta forma ancestral de estos antibióticos, a la que denominaron "paleomicina". Al reconstruir las vías genéticas que creían que producían la paleomicina, el equipo logró sintetizar el compuesto, que mostró propiedades antibióticas en las pruebas. "Recrear una molécula tan antigua fue emocionante, como resucitar dinosaurios o mamuts lanudos", comenta Ziemert.
Conectar la evolución con la práctica
"Un hallazgo intrigante es que todos los antibióticos glucopéptidos proceden de un precursor común", afirma Stegmann. "Además, la estructura central de la paleomicina refleja la complejidad observada en la teicoplanina, mientras que la vancomicina presenta un núcleo más simple. Especulamos que la evolución reciente racionalizó la estructura de esta última, pero su función antibiótica permaneció inalterada", añade Ziemert. Esta familia de antibióticos, aunque beneficiosa para las bacterias que los producen, requiere una cantidad considerable de energía debido a su compleja composición química. Racionalizar esta complejidad manteniendo su eficacia podría suponer una ventaja evolutiva".
Los investigadores rastrearon meticulosamente la evolución de estos antibióticos y sus secuencias genéticas subyacentes, investigando los pasos fundamentales necesarios para crear moléculas funcionales. En colaboración con científicos australianos, algunos de estos pasos se reprodujeron en laboratorio. "Este viaje a través del tiempo nos ha revelado profundos conocimientos sobre la evolución de las vías antibióticas bacterianas y las estrategias de optimización de la naturaleza, que han dado lugar a los antibióticos glucopéptidos modernos", afirma Ziemert. "Esto nos proporciona una base sólida para avanzar en este grupo crucial de antibióticos utilizando la biotecnología".
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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