La naturaleza nos ha proporcionado muchos antimicrobianos. Sin embargo, dado el rápido aumento de la resistencia a los antimicrobianos, existe la necesidad de desarrollar antibióticos nuevos en la naturaleza. Los lantibióticos son una opción interesante. Biólogos moleculares de la Universidad de Groningen ysus colegas en Suiza y Alemania han desarrollado una tubería para crear y detectar grandes cantidades de nuevos péptidos lantibióticos. Una descripción del método y los primeros resultados se publicaron el 1 de abril en la revista Biología química de la naturaleza .
Los péptidos lantibióticos se modifican después de ser producidos por los ribosomas. Las enzimas pueden unir diferentes aminoácidos dentro de la cadena peptídica para formar anillos. Un lantibiótico conocido es la nisina, un péptido con cinco anillos que se usa como conservante en la industria alimentaria."Hay diferentes secuencias de aminoácidos que forman los anillos", explica el profesor de biología molecular de la Universidad de Groninga Oscar Kuipers. "Sabemos que una selección de 12 lantibióticos naturales tienen diferentes combinaciones".
genes sintéticos
Kuipers y sus colegas del ETH Zürich Suiza y la Universidad de Regensburg Alemania diseñaron un sistema para crear grandes cantidades de nuevos lantibióticos: 'Sintetizamos cadenas de ADN que codifican los diferentes anillos y combinamos estos módulos genéticos para formar genes lantibióticoscodificación para combinaciones aleatorias de cinco anillos. 'La biblioteca de genes que crearon contenía alrededor de 14,000 genes sintéticos.
El siguiente paso fue seleccionar los productos genéticos para detectar el potencial antimicrobiano. Para hacer esto, modificaron una técnica desarrollada para la detección de enzimas, basada en microesferas de alginato. Dentro de estas microesferas, cada una de 70 micrómetros de diámetro, las bacterias puedencrecer. Los genes de la biblioteca se colocaron en una cepa productora, que contenía un marcador fluorescente rojo. "Diluimos estas bacterias para terminar con una o cero células por cuenta. También agregamos una cepa objetivo que podría ser eliminada porlos lantibióticos; esas células se usaron en una concentración más alta de alrededor de 50 por cuenta. 'Las células objetivo portaban un marcador fluorescente verde y producían una peptidasa que activaba los lantibióticos precursores secretados por las células productoras.
Revisión
Cuando se incubaron las perlas, la cepa productora formó una sola colonia en el interior, secretando lantibióticos. Estos péptidos no pudieron abandonar las perlas. El número de colonias verdes que crecen dentro de cada perla se correlacionó negativamente con el efecto antimicrobiano de los lantipeptidos activados.un clasificador de células asistido por fluorescencia diseñado para partículas, fue posible seleccionar 50,000 cuentas por hora y seleccionar cuentas con bajos niveles de fluorescencia verde.
Pero este examen de ninguna manera fue el final del trabajo que debía hacerse. El siguiente paso fue aislar las colonias productoras de las perlas seleccionadas que mostraban un fuerte efecto antimicrobiano. Esto fue sencillo; sin embargo, la caracterización exacta delel producto formado resultó ser difícil debido a los bajos niveles de producción dentro del cordón. "Primero tuvimos que cultivarlos en grandes cantidades antes de poder analizar los lantibióticos producidos". Otra complicación fue que las enzimas que producen los anillos no funcionabanprecisión perfecta. "Incluso en una colonia, donde todas las células tienen el mismo ADN, se pueden producir hasta cinco o seis lantipeptidos diferentes".
diseño racional
Al final, se aisló y caracterizó una serie de lanthipeptides con un fuerte efecto antimicrobiano. 'Encontramos péptidos con diferentes actividades antibióticas, aunque varios péptidos se parecían un poco a la nisina o la epidermina. Resultó que incluso habíamos recreado la nisina ennuestra biblioteca de genes. 'El experimento proporcionó mucha información sobre la relación estructura-función de los diferentes anillos en los péptidos lantibióticos. Esto ahora se puede usar para un enfoque de diseño racional para crear nuevos antibióticos.
Una segunda conclusión del estudio es que la tubería, desde la producción de una biblioteca de genes hasta la detección y caracterización, funciona de manera muy eficiente. El siguiente paso es usar un patógeno real como cepa informadora, en lugar de las células Lactococcus utilizadas enla primera ronda. "Y ahora estamos trabajando para crear péptidos con un solo anillo. Los péptidos de cinco anillos que produjimos en este estudio son demasiado grandes para uso farmacéutico. Muchos antibióticos se asemejan a una estructura de un anillo, similar a la de la vancomicina. 'Estos antibióticos están hechos por enlaces enzimáticos específicos de aminoácidos, mientras que los lantibióticos son producidos a partir de genes por los ribosomas.' Esto significa que podemos usar técnicas rápidas de biología molecular para crear y seleccionar grandes bibliotecas ''.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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