Pueden ser viscosos, pero son un ambiente perfecto para microorganismos: biopelículas. Protegidas contra influencias externas, aquí las bacterias pueden crecer sin ser molestadas y desencadenar enfermedades. Científicos de la Universidad de Kiel, en cooperación con colegas de la Universidad Tecnológica de Hamburgo TUHH en Hamburgo-Harburg, están investigando cómo puede ser posible prevenir la formación de biopelículas desde el principio. Sobre esta base, podrían desarrollarse alternativas a los antibióticos, ya que muchos patógenos ya son resistentes a la mayoría de los antibióticos utilizados comercialmente. Los biólogos han publicadosus hallazgos en la revista científica Fronteras en microbiología . Su estudio muestra que las estrategias de la naturaleza son particularmente efectivas para inhibir las biopelículas.
Una capa delgada que flota sobre el agua, la placa dental o los recubrimientos negros viscosos en el cajón de detergente de la lavadora: las biopelículas se originan cuando las células se adhieren a las superficies y se organizan en consorcios tridimensionales coordinados, incrustados en una matriz extracelular. Se vuelve problemáticocuando se forman biopelículas en dispositivos médicos o implantes. Las bacterias patógenas, que desencadenan enfermedades, representan una amenaza particularmente grave, ya que no pueden tratarse con antibióticos normales cuando crecen dentro de una biopelícula. Por lo tanto: "Una forma de prevenir enfermedades es detener la formación de biopelículas enel primer lugar ", según la profesora Ruth Schmitz-Streit del Instituto de Microbiología General de la Universidad de Kiel.
Para coordinarse y establecer consorcios en las superficies, las bacterias deben comunicarse entre sí a través de moléculas de señal llamadas "autoinductores". Si esta comunicación se interrumpe, no se puede formar una biopelícula.La comunicación, conocida como "detección de quórum" QS, puede verse influenciada por biomoléculas disruptivas "quórum quenting" o proteínas QQ. "Las proteínas pueden descomponer estas moléculas de señal o modificarlas de tal manera que ya no sean funcionales.", explicó Schmitz-Streit. Por lo tanto, el objetivo del estudio, financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación BMBF, era encontrar proteínas QQ que interrumpan esta comunicación entre bacterias de la manera más efectiva posible.
En contraste con estudios previos, la profesora Ruth Schmitz-Streit y la Dra. Nancy Weiland-Bräuer, también de la Universidad de Kiel, concentraron su búsqueda en ambientes naturales fuera del laboratorio. "Porque los principios que ocurren en la naturaleza han evolucionado y establecido a lo largo de un largo período de tiempo".Schmitz-Streit dijo que el equipo de investigación demostró esto mediante un enfoque metagenómico: tomaron muestras de agua de mar, de glaciares, pero también de medusas o de residuos de biopelículas de una lavadora.Extrajeron el ADN completo de las muestras, y lo usaron como base para identificar proteínas con la capacidad de descomponer las moléculas de señal o hacerlas ineficaces.
Al hacerlo, Schmitz-Streit y Weiland-Bräuer determinaron que el número de proteínas QQ que pueden evitar la comunicación de célula a célula es extremadamente alto en las muestras ambientales marinas tomadas, más que en las muestras terrestres ".ecosistema, el sistema marino, incluidos los océanos, el agua o las algas, es increíblemente rico en sustancias nuevas y no descubiertas. Ofrece un enorme potencial con respecto a las actividades biológicas y los mecanismos QQ ", dijo Schmitz-Streit.
El grupo de investigación descubrió aún más: la proteína QQ-2 que interrumpe la comunicación demostró ser particularmente efectiva durante las investigaciones. "Esta proteína es muy robusta y puede prevenir muchos tipos diferentes de biopelículas", explicó Weiland-Bräuer. Estudios anterioresse centró más en interrumpir un lenguaje particular de bacterias. "En contraste, la proteína QQ-2 está orientada hacia un 'lenguaje universal' y puede interrumpir la comunicación de diferentes bacterias. Esto la convierte en un 'alborotador general'".
Esta investigación fundamental proporciona resultados importantes que pueden conducir a aplicaciones biotecnológicas y médicas en el futuro. Si la comunicación de bacterias patógenas se puede interrumpir deliberadamente, evita que las bacterias formen biopelículas y desencadenen enfermedades. A la luz de la resistencia creciente de las bacterias patógenasa los antibióticos, el potente efecto de los mecanismos QQ naturales podría ser un enfoque eficaz para el desarrollo de medicamentos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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