Antibióticos: mismo objetivo, distintos efectos
Nuevos agentes antimicrobianos con gran potencial
Aunque ataquen el mismo objetivo en la célula bacteriana, la respuesta celular a los distintos antibióticos puede variar.
Concentraciones crecientes de antibióticos -de izquierda a derecha- inhiben el crecimiento de bacterias, reconocibles por la turbidez.
© RUB, Marquard
Urgen nuevas estrategias antimicrobianas para mantener a raya a los patógenos. Esto se aplica específicamente a las bacterias Gram negativas, que están protegidas de la intervención antibiótica por una segunda membrana gruesa. Microbiólogos de la Facultad de Biología y Biotecnología de la Universidad Ruhr de Bochum (Alemania) han comparado los efectos de cinco sustancias distintas que inhiben la formación de esta membrana externa. Además de las consecuencias esperadas, encontraron una serie de respuestas celulares adicionales en la célula bacteriana, dependiendo de la sustancia. Publicados el 6 de marzo de 2024 en la revista Journal of Biological Chemistry, estos hallazgos pueden ayudar a evaluar mejor el potencial de aplicación de tales inhibidores.
La membrana externa de las bacterias Gram negativas es una diana para los antibióticos
Durante más de cien años, las bacterias se han clasificado en patógenos Gram-positivos y Gram-negativos en función de sus patrones de tinción. Las bacterias Gram negativas presentan un reto importante, ya que están envueltas por una segunda membrana que impide la penetración de muchos antibióticos. "Por otro lado, las enzimas que producen esta membrana externa son únicas y, por tanto, son dianas prometedoras para antibióticos específicos contra este grupo de bacterias", explica el profesor Franz Narberhaus, titular de la Cátedra de Biología Microbiana y líder del estudio.
La enzima clave puede inhibirse
La enzima LpxC, que cataliza el primer paso irreversible en la biosíntesis de la membrana externa de las bacterias Gram negativas, es una diana muy prometedora para el desarrollo de antibióticos. Para determinar cómo reacciona la bacteria modelo Escherichia coli al bloqueo de esta enzima, los investigadores compararon la respuesta celular a cinco inhibidores diferentes de LpxC. Las cinco sustancias fueron capaces de unirse a la LpxC e inhibir esta enzima, lo que provocó una acumulación de LpxC inactiva en las células bacterianas. Además, las cinco sustancias mataron a las bacterias, aunque la eficacia varió considerablemente.
Igual pero diferente
Aunque todos los inhibidores se dirigen al mismo sitio, se observaron varias diferencias específicas de los compuestos en la respuesta bacteriana al tratamiento. Cuatro de los compuestos alteraron el equilibrio en la composición de la membrana, un signo de estrés agudo de la membrana. Algunas sustancias indujeron una respuesta general de estrés o interfirieron en vías metabólicas que no están directamente relacionadas con la biosíntesis de membranas. "La conclusión para nosotros es que debemos examinar detenidamente lo que ocurre en las bacterias antes de introducir tales sustancias", advierte la profesora Julia Bandow, directora del Centro de Investigación de Antibióticos Basada en Sistemas (CESAR), donde se realizaron algunos de los experimentos. Aunque se inhiba la misma enzima, no se deduce automáticamente que las respuestas celulares de las bacterias sean idénticas".
Nuevos agentes antimicrobianos con gran potencial
Por desgracia, todos los inhibidores de la LpxC disponibles hasta la fecha son inadecuados para su aplicación clínica debido a sus efectos secundarios en humanos y animales. Sin embargo, tenemos motivos para ser optimistas, ya que un nuevo inhibidor de la LpxC descrito hace unos meses combate las infecciones bacterianas con extrema eficacia y carece de efectos secundarios, al menos en modelos animales. "Ahora queremos comprobar cómo reaccionan las bacterias a esta sustancia", afirma Franz Narberhaus. En el futuro, también se investigará la respuesta bacteriana a otras sustancias activas que atacan en fases anteriores o posteriores de la biosíntesis de la membrana externa. A pesar del gran potencial de estos antibióticos, se sabe poco sobre su mecanismo de acción y la reacción bacteriana ante ellos.
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
Anna-Maria Möller, Melissa Vázquez-Hernández, Blanka Kutscher, Raffael Brysch, Simon Brückner, Emily C. Marino, Julia Kleetz, Christoph HR. Senges, Sina Schäkermann, Julia E. Bandow, Franz Narberhaus; "Common and varied molecular responses of Escherichia coli to five different inhibitors of the lipopolysaccharide biosynthetic enzyme LpxC"; Journal of Biological Chemistry
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