LOS ÁNGELES: Los investigadores han desarrollado un antibiótico que podría proporcionar una nueva herramienta en la lucha contra las bacterias resistentes a los medicamentos y las enfermedades que causan.
Según Science, el antibiótico neomicina reduce eficazmente los gérmenes dañinos que han desarrollado resistencia a varios medicamentos antimicrobianos de uso común.
El grupo de Yury Polikanov de la UIC, profesor asociado de ciencias biológicas, y colegas de Harvard trabajaron juntos durante mucho tiempo para desarrollar un posible nuevo antibiótico. Los investigadores de Harvard utilizan los conocimientos críticos de los científicos de la UIC sobre las actividades y la estructura celular para ayudar a diseñar y sintetizar fármacos innovadores.
Al desarrollar el nuevo antibiótico, el grupo se centró en cuántos antibióticos interactúan con un objetivo celular común, el ribosoma, y cómo las bacterias resistentes a los medicamentos modifican sus ribosomas para defenderse.
Más de la mitad de todos los antibióticos inhiben el crecimiento de bacterias patógenas al interferir con su biosíntesis de proteínas, un proceso complejo catalizado por el ribosoma, que es similar a “una impresora 3D que produce todas las proteínas de una célula”, dijo Polikanov. Los antibióticos se unen a los ribosomas bacterianos e interrumpen este proceso de fabricación de proteínas, provocando la muerte de las bacterias invasoras.
Pero muchas especies bacterianas desarrollaron defensas simples contra este ataque. En una defensa, interfieren con la actividad antibiótica al agregar un solo grupo metilo de un carbono y tres átomos de hidrógeno a sus ribosomas.
Los científicos especularon que esta defensa era simplemente una bacteria que bloqueaba físicamente el sitio donde las drogas se unen al ribosoma, “como poner un alfiler en una silla”, dijo Polikanov. Pero los investigadores encontraron una historia más complicada, como describieron en un artículo publicado el mes pasado en Nature Chemical Biology.
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Utilizando un método llamado cristalografía de rayos X para visualizar ribosomas resistentes a los medicamentos con precisión casi atómica, descubrieron dos tácticas defensivas. Descubrieron que el grupo metilo bloquea físicamente el sitio de unión, pero también cambia la forma de las “tripas” internas del ribosoma, alterando aún más la actividad antibiótica.
Luego, el laboratorio de Polikanov utilizó cristalografía de rayos X para investigar cómo ciertos medicamentos, incluido uno publicado en Nature por la colaboración UIC/Harvard en 2021, eluden esta forma común de resistencia bacteriana.
“Al determinar la estructura real de los antibióticos que interactúan con dos tipos de ribosomas resistentes a los medicamentos, vimos lo que no podría haber sido predicho por los datos estructurales disponibles o por los modelos informáticos”, dijo Polikanov.
“Siempre es mejor verlo una vez que oír hablar de él 1.000 veces, y nuestras estructuras fueron importantes para diseñar este nuevo antibiótico prometedor y comprender cómo logra escapar de los tipos más comunes de resistencia”.
La cresomicina, el nuevo antibiótico, es sintética. Está preorganizado para evitar la interferencia del grupo metilo y se adhiere fuertemente a los ribosomas, alterando su función. Este proceso implica bloquear el fármaco en una forma que está previamente optimizada para unirse al ribosoma, lo que le ayuda a sortear las defensas bacterianas.
“Simplemente se une a los ribosomas y actúa como si no le importara si hubo o no esta metilación”, dijo Polikanov. “Supera fácilmente varios de los tipos más comunes de resistencia a los medicamentos”.
En experimentos con animales realizados en Harvard, el fármaco protegió contra infecciones con cepas multirresistentes de enfermedades comunes, como Staphylococcus aureus, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa. Sobre la base de estos resultados prometedores, el siguiente paso es evaluar la eficacia y seguridad de la cresomicina en humanos.
Pero incluso en esta etapa inicial, el proceso demuestra el papel fundamental que desempeña la biología estructural en el diseño de la próxima generación de antibióticos y otros medicamentos que salvan vidas, según Polikanov.
“Sin las estructuras, estaríamos ciegos en términos de cómo estos medicamentos se unen y actúan sobre los ribosomas modificados resistentes a los medicamentos”, dijo Polikanov.
“Las estructuras que determinamos proporcionaron información fundamental sobre los mecanismos moleculares que permiten que estos fármacos evadan la resistencia”.
2024-02-18 10:03:00
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