La resistencia a los antibióticos de la bacteria Staphylococcus aureus es responsable de 11.300 muertes al año solo en los Estados Unidos, una cifra que corresponde a la mitad de todas las muertes causadas por bacterias resistentes a los gram-positivos en ese país. Esa alta mortalidad está relacionada con lavelocidad a la que la bacteria adquiere resistencia a los antibióticos.Un estudio realizado en el Instituto de Investigación en Biomedicina IRB Barcelona y que cuenta con la colaboración del Centro de Investigaciones Biológicas CIB-CSIC en Madrid ha identificado el componente clave de la maquinaria queS. aureus utiliza para adquirir y transferir genes que confieren resistencia a los antibióticos. El trabajo ha sido publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS.
"La batalla contra las bacterias, particularmente en el entorno del hospital donde son una amenaza importante, implica comprender cómo se transfieren los genes para adaptarse a un entorno cambiante. Por ejemplo, cuando se tratan con nuevos antibióticos", explica el jefedel estudio y líder del grupo IRB Barcelona, Miquel Coll, también investigador del CSIC, que estudia la transferencia horizontal de genes desde una perspectiva de biología estructural.
detener la propagación
"La transferencia horizontal de genes confiere bacterias con una capacidad extraordinaria para evolucionar y adaptarse rápidamente, una capacidad que los humanos no tienen, por ejemplo", dice Coll. Una de estas vías se llama conjugación, un proceso por el cual dos bacterias se unen y unauno de ellos transfiere un fragmento de ADN llamado plásmido al otro. "Un plásmido es un pequeño fragmento de ADN circular que contiene muy pocos genes, a menudo incluidos los de resistencia a los antibióticos, y se tarda solo unos minutos en pasar entre las bacterias".explica
La transferencia horizontal de genes implica maquinaria en la que la relaxasa, una proteína enzimática, es un componente clave. Gracias a la resolución 3D de la estructura del complejo formado por la relaxasa con un fragmento del ADN plasmídico, los investigadores han identificado que unel aminoácido histidina es un elemento fundamental en el procesamiento del ADN y, por lo tanto, en la transferencia y la propagación de la resistencia.
"Lo que hemos descubierto es que la relaxasa de diversas cepas de S. aureus difiere porque utiliza un aminoácido que no es utilizado por ninguna otra relaxasa que conozcamos", explica el primer autor del estudio, Radoslaw Pluta,ex estudiante de doctorado "la Caixa" en IRB Barcelona, y actualmente investigador postdoctoral en el Instituto Internacional de Biología Molecular y Celular en Varsovia, Polonia.
La histidina es el residuo catalítico que permite que la relaxasa corte el ADN, se una a él y estire una de las dos cadenas y la lleve a la bacteria receptora, donde la cadena se replica para formar una cadena doble del plásmido nuevamente.El plásmido ahora contiene los genes de resistencia y la maquinaria para transferirlos a otra bacteria. Los científicos indican que esta histidina catalítica está presente en las relaxasas del 85% de las cepas de Staphylococcus aureus.
Para probar si la histidina es decisiva en la transferencia horizontal de genes, los investigadores del grupo de Manuel Espinosa en el CIB-CSIC, que participaron en el estudio, lo reemplazaron por un aminoácido diferente y confirmaron que impide la transferencia en los platos de cultivo.
La mutación de histidina no mata esa bacteria sino que impide la transferencia de genes. ¿Cómo podría explotarse este mecanismo para combatir infecciones? "No sé", dice Coll, "pero ahora sabemos más detalles sobre una bacteria letal yesto puede allanar el camino hacia el desarrollo de moléculas para evitar la propagación de cepas resistentes ".
Coll explica que las infecciones hospitalarias son los tipos más difíciles de abordar. "Estamos en una carrera que siempre perdemos porque cuando se saca un nuevo antibiótico, la resistencia emerge y se extiende rápidamente", describe. El científico agrega que la listade antibióticos para uso hospitalario es "demasiado" corto. Además de la dificultad que implica desarrollar nuevos antibióticos, Coll también comenta sobre otro obstáculo que impide el avance. "Hay poca inversión porque la industria farmacéutica tiene otras prioridades. Si bien esto es perfectamente válido, los recursosde los sectores público y privado deben agruparse "
Este trabajo ha involucrado la colaboración del grupo de Modesto Orozco, también en IRB Barcelona, que ha realizado los estudios teóricos para validar la reacción química entre el ADN plasmídico y la proteína a través de la histidina. La resolución estructural del complejo formado por la proteína yel ADN se ha logrado utilizando datos obtenidos por difracción de rayos X en el sincrotrón europeo en Grenoble.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación en Biomedicina-IRB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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