Los científicos de la Universidad de Groningen han logrado incorporar un interruptor controlado por luz en una molécula utilizada por bacterias para la detección de quórum, un proceso por el cual las bacterias se comunican y posteriormente controlan diferentes procesos celulares. Con la molécula descrita, es posibleinhiben o estimulan la comunicación. Esto lo convierte en una herramienta muy útil para futuras investigaciones sobre la comunicación bacteriana y su influencia en diferentes vías genéticas. Los resultados se publicaron el 15 de abril en la revista Chem .
Para responder a su entorno, las bacterias 'hablan' entre sí a través de una forma de comunicación química llamada detección de quórum. Las células secretan una molécula señal y al mismo tiempo controlan su concentración. A medida que más células secretan la molécula señal,puede superar un umbral de concentración y activar ciertas vías genéticas, por ejemplo, para producir toxinas o formar una biopelícula protectora.
interruptor sensible a la luz
'Si pudiéramos influir en la detección de quórum, podríamos usarlo para tratar infecciones graves', dice el químico orgánico de la Universidad de Groningen Mickel Hansen. 'Y también sería útil investigar cómo funciona exactamente la detección de quórum."Para hacer esto, sería útil tener un modulador de detección de quórum que pudiera controlarse externamente. Es por eso que Hansen y sus colegas en el grupo de química orgánica sintética dirigido por el profesor Ben Feringa se propusieron construir un interruptor sensible a la luz en unmolécula utilizada por las bacterias como señal para la detección de quórum.
La molécula está formada por una cabeza y una cola flexible a base de carbono, conectada a través de un conector de β-cetoamida. El plan era incorporar un interruptor en la cola. "Esto significaba que teníamos que conectar la cola modificada ala cabeza a través del enlace β-ceto-amida. Sin embargo, el proceso sintético para obtener este enlace produce un intermedio muy inestable, lo que hizo casi imposible sintetizar la molécula ''.
Biblioteca
Sobre la base de la amplia experiencia del grupo de química orgánica sintética en el Instituto de Química Stratingh de la Universidad de Groningen, los investigadores encontraron una solución en forma de una nueva reacción de acoplamiento con un intermedio estabilizado. Utilizando este intermedio,pudieron sintetizar derivados fotoconmutables de una manera rápida y directa.
Hansen, junto con el estudiante de maestría Jacques Hille, produjo una 'biblioteca' de 16 compuestos diferentes que tenían el potencial de actuar como agonistas o antagonistas de la detección de quórum. Todos estaban equipados con un interruptor operado por la luz. Todos los compuestos se basaron en unmolécula que se utiliza en un sistema de detección de quórum particular en Pseudomonas aeruginosa, que tiene alrededor de cinco de estos sistemas de detección de quórum. En colaboración con biólogos moleculares del laboratorio del profesor de Microbiología Molecular Arnold Driessen, también en la Universidad de Groningen, los genes parauno de estos sistemas fue transferido a un E. coli cepa informadora, que permite probar cualquier efecto de los compuestos recién sintetizados sin la interferencia de otros mecanismos de detección de quórum.
producción de toxinas
Las pruebas de bioactividad en los compuestos obtenidos mostraron qué partes de la molécula eran cruciales para controlar la detección del quórum. El número óptimo de átomos de carbono que formaban la cola parecía ser cuatro. Al accionar el interruptor con luz, la cola se dobló.la cola recta no tuvo efecto, mientras que la cola doblada indujo la señal de detección del quórum. Hansen: "En general, parece que pequeños cambios en la molécula pueden tener un gran efecto en su actividad, pero aún no sabemos exactamente por qué".
Encontraron un compuesto que fue capaz de inhibir fuertemente la señal de detección del quórum y, después de la irradiación con luz, lo que provocó la flexión de la cola, también lo estimuló fuertemente. La diferencia en la actividad fue más de 700 veces, que es enorme. "Hasta donde sabemos, nunca se ha demostrado una diferencia tan grande para las moléculas bioactivas con interruptor de luz." Esta molécula particular será una herramienta muy útil para investigar cómo se comunican las bacterias. "En el estudio, mostramosque podríamos controlar la producción de toxinas en una cepa de Pseudomonas con nuestro modulador conmutable. Esta será una herramienta poderosa para la investigación clínica y fundamental sobre el mecanismo de detección de quórum ''.
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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