Los científicos japoneses, incluidos los investigadores de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio TUAT y la Universidad Nacional de Yokohama, han identificado el mecanismo molecular que otorga a las secreciones cutáneas de una especie de rana propiedades antimicrobianas eficaces.
Sus hallazgos fueron publicados el 20 de febrero de 2019 en Bio materiales aplicados por ACS .
El Bombina variegata la rana, también conocida como sapo de vientre amarillo, habita en los bosques, praderas, humedales y hábitats acuáticos de Europa Central. Sus secreciones cutáneas contienen agentes antimicrobianos, llamados Bominin H2 y H4, que desempeñan un papel clave en la protección de la especiecontra la infección.
Bombinin H2 y H4 son péptidos antimicrobianos AMP - o péptidos de defensa del huésped - que desempeñan una función importante en la respuesta inmune. Han llamado la atención por su capacidad para inhibir la leishmaniasis, una enfermedad tropical altamente infecciosa y potencialmente mortal queha afectado a aproximadamente 20 millones de personas en todo el mundo, con 1.3 millones de casos nuevos y de 20,000 a 30,000 muertes reportadas cada año.
H4 es un isómero de H2, comparten la misma fórmula pero los átomos en la molécula están dispuestos de manera diferente, ya que H4 tiene un D-aminoácido natural al final de la cadena molecular. En términos de sus propiedades antimicrobianas, H4 es más potente que H2, pero hasta ahora, la razón ha seguido siendo un misterio biológico sin resolver.
"Los aminoácidos D y L son imágenes especulares entre sí, y la mayoría de los aminoácidos en la naturaleza tienen estructura L", explica Ryuji Kawano, profesor asociado en el Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida en TUAT y coautor delestudio. "Algunas proteínas se modifican para tener D-aminoácidos. El papel de tener D-aminoácidos no se entiende completamente en el caso de la rana".
Para obtener una mejor comprensión del mecanismo molecular que impulsa la actividad antimicrobiana de los péptidos Bombinin H2 y H4 y lo que hace que H4 sea más efectivo que H2 en este sentido, los autores realizaron experimentos electrofisiológicos en una membrana de bicapa lipídica que replicaba el lípidoLas células o los microorganismos que rodean la membrana Los resultados se analizaron utilizando los modelos AMP existentes para determinar qué tan eficientes son estos péptidos antimicrobianos en la alteración de la membrana celular de los microbios.
El equipo descubrió que los péptidos H2 y H4 inhiben la actividad microbiana al hacer agujeros en la membrana celular de los microorganismos, haciendo que los iones se filtren fuera de la célula, lo que finalmente los mata. La eficacia de esta actividad antimicrobiana se ve afectada por la permeabilidad iónicaqué tan rápido se escapan los iones de la célula, la velocidad de formación de poros y el tamaño de los poros formados.
Los resultados indican que la capacidad de los péptidos para transformarse en otra molécula con la misma composición atómica pero con átomos dispuestos de manera diferente facilita una formación de poros más rápida. Mientras que H2 forma poros más grandes que H4, H4 forma poros más rápidamente. Una mezcla de H2 / H4Mientras tanto, forma poros de tamaño mediano a una velocidad más lenta que H4, pero la presencia del D-aminoácido aumenta la afinidad de unión a la membrana lipídica, mejorando así sus capacidades disruptivas.
Piense en ello como un campo de trampas de pozo de diferentes tamaños; las trampas más grandes tardan más en excavar, pero pueden atrapar más animales que un pozo más pequeño. Por otro lado, uno puede cavar muchos hoyos más pequeños en el mismo tiempo que lleva cavarsolo unos pocos grandes. Cavar trampas de pozo de tamaño mediano y agregar cebo o un señuelo que atraiga a los animales al pozo, sería el enfoque más efectivo de todos.
Desentrañar el mecanismo molecular que facilita la actividad antimicrobiana de estos péptidos puede ayudarnos a comprender mejor cómo ha evolucionado el sistema de defensa de la rana y cómo se puede utilizar para combatir las infecciones microbianas de importancia médica. Según Kawano, el objetivo final esusar este mecanismo para desarrollar mejores agentes antimicrobianos, especialmente agentes antimicrobianos que sean efectivos contra las bacterias resistentes a los antibióticos.
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Materiales proporcionados por Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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