Los científicos de la Escuela de Medicina de Harvard han identificado una nueva familia de proteínas que prácticamente todas las bacterias usan para construir y mantener sus paredes celulares.
El descubrimiento de un segundo conjunto de sintetizadores de pared celular puede ayudar a allanar el camino para terapias muy necesarias que se dirigen a la pared celular como una forma de matar bacterias dañinas, dijeron los líderes del estudio David Rudner y Thomas Bernhardt.
Los resultados de la investigación se publican el 15 de agosto en Naturaleza .
"Sabemos que estas proteínas son un gran objetivo porque son enzimas que podemos inhibir desde el exterior de la célula", dijo Rudner, autor principal del artículo y profesor de microbiología e inmunobiología del HMS.
"Ahora tenemos un mejor manejo de lo que hacen estas proteínas y cómo un posible fármaco podría afectar su actividad", dijo Bernhardt, coautor del artículo y profesor de microbiología e inmunobiología del HMS.
La pared celular juega un papel crítico en el mantenimiento de la integridad estructural de una bacteria, dictando su forma y evitando ataques externos de toxinas, drogas y virus. La pared celular está hecha de cadenas de azúcares unidas por péptidos cortos.
Durante medio siglo, se pensó que las proteínas de unión a la penicilina, moléculas nombradas por el fármaco que las desactiva, eran los principales, quizás los únicos, sintetizadores de la pared celular.
La penicilina se descubrió en 1928 y se utilizó por primera vez para tratar infecciones bacterianas en 1942, pero no fue hasta 1957 que los científicos entendieron cómo la penicilina bloqueó las proteínas que construyen las paredes celulares de las bacterias. Investigaciones en la década de 1970 y 1980 sobre la bacteria Escherichiacoli desarrolló el mecanismo por el cual las proteínas de unión a la penicilina construyen la pared celular.
Más tarde surgieron pistas de que otros actores podrían estar involucrados en la biogénesis de la pared celular. Un descubrimiento crucial, realizado en 2003, fue ignorado por muchos en el campo: la bacteria Bacillus subtilis era capaz de crecer y sintetizar su pared celular incluso en ausencia deProteínas de unión a la penicilina. Algunos investigadores se sintieron atormentados por la "polimerasa faltante", a veces llamada la "enzima del alumbrado lunar"
Tsuyoshi Uehara, ex investigador de HMS en el laboratorio de Bernhardt y coautor del artículo, fue uno de esos científicos. Creía que una familia de proteínas era responsable de la forma, el alargamiento, la división y la formación de esporas de una célula, o proteínas SEDS enLa taquigrafía científica podría ser el principal sospechoso de la enzima faltante.Las proteínas SEDS se mueven alrededor de la circunferencia de la célula bacteriana de una manera que sugiere que podrían estar involucradas en la síntesis de la pared y, si está inactivada, perturban la síntesis de la pared celular.
Para probar la hipótesis de que las proteínas SEDS pueden estar involucradas en la síntesis de la pared celular, Alexander Meeske, estudiante graduado de HMS en el laboratorio Rudner y primer autor del artículo, eliminó todas las proteínas conocidas de unión a la penicilina involucradas en la polimerización de la pared celular. Sin embargo,Las proteínas SEDS continuaron moviéndose de la misma manera que siempre. La observación hizo que las proteínas SEDS se parecieran a las enzimas faltantes y más a los jugadores principales que los simples encendedores.
Experimentos posteriores, tanto genéticos como bioquímicos, confirmaron que las proteínas SEDS son de hecho una familia completamente nueva de sintetizadores de pared celular.
Los científicos también demostraron que las dos familias de sintetizadores de pared celular podrían funcionar en conjunto: mientras que las proteínas SEDS circunnavegan la pared celular creando estructuras similares a aros, las proteínas de unión a penicilina se mueven de manera difusa, formando hebras más pequeñas que, junto conhilos, construir la pared celular.
Los estudios anteriores que muestran que las bacterias murieron cuando se bloquearon las proteínas de unión a la penicilina oscurecieron la importancia de las proteínas SEDS, dijeron los investigadores.
En el documento actual, los científicos descubrieron que las proteínas SEDS son más comunes en las bacterias que las proteínas de unión a la penicilina, lo que aumenta las esperanzas de que un posible antibiótico dirigido a las proteínas SEDS pueda ser efectivo contra un amplio espectro de bacterias.
"Durante mucho tiempo en el campo, se pensó que un conjunto de enzimas funcionaba en un conjunto de complejos para construir un muro. Ahora tenemos dos conjuntos de enzimas que parecen funcionar en diferentes sistemas", dijo Bernhardt. "De alguna maneratienen que coordinarse para construir esta estructura tipo red que mantiene la integridad y se expande a medida que las células crecen y se dividen ".
La forma en que las dos familias de proteínas trabajan juntas es solo una de las muchas preguntas planteadas por el nuevo trabajo.
"Aunque la historia se remonta a la década de 1920 con penicilina, hay mucho que aprender", dijo Bernhardt.
"Eso es lo que hace que esto sea tan emocionante", dijo Rudner. "En esta era moderna de genomas secuenciados, todavía estamos descubriendo nuevas enzimas que funcionan en esta vía".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Elizabeth Cooney. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :