El cuerpo humano produce muchos péptidos antimicrobianos que ayudan al sistema inmunitario a defenderse de la infección. Los científicos que esperan aprovechar estos péptidos como antibióticos potenciales ahora han descubierto que otros péptidos en el cuerpo humano también pueden tener potentes efectos antimicrobianos, ampliando el conjunto de nuevos antibióticoscandidatos
En el nuevo estudio, investigadores del MIT y de la Universidad de Nápoles Federico II descubrieron que los fragmentos de la proteína pepsinógeno, una enzima utilizada para digerir los alimentos en el estómago, pueden matar bacterias como Salmonella y E. coli .
Los investigadores creen que al modificar estos péptidos para mejorar su actividad antimicrobiana, pueden desarrollar péptidos sintéticos que podrían usarse como antibióticos contra las bacterias resistentes a los medicamentos.
"Estos péptidos realmente constituyen una gran plantilla para la ingeniería. La idea ahora es usar la biología sintética para modificarlos aún más y hacerlos más potentes", dice César de la Fuente-Núñez, un postdoc del MIT y miembro de la Fundación Areces, y unode los autores principales del artículo.
Otros autores del artículo del MIT, que aparece en la edición del 20 de agosto de la revista Biología Sintética ACS , son Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y de ingeniería biológica, y Marcelo Der Torossian Torres, un ex estudiante visitante.
Descubriendo nuevas funciones
Los péptidos antimicrobianos, que se encuentran en casi todos los organismos vivos, pueden matar muchos microbios, pero generalmente no son lo suficientemente potentes como para actuar como antibióticos por sí solos. Muchos científicos, incluidos De la Fuente-Núñez y Lu, han estado explorandoformas de crear versiones más potentes de estos péptidos, con la esperanza de encontrar nuevas armas para combatir el creciente problema que plantean las bacterias resistentes a los antibióticos.
En este estudio, los investigadores querían explorar si otras proteínas encontradas en el cuerpo humano, fuera de los péptidos antimicrobianos previamente conocidos, también podrían matar bacterias. Para ese fin, desarrollaron un algoritmo de búsqueda que analiza bases de datos de humanossecuencias de proteínas en busca de similitudes con péptidos antimicrobianos conocidos.
"Es un enfoque de minería de datos para encontrar fácilmente péptidos que antes no se habían explorado", dice de la Fuente-Núñez. "Tenemos patrones que sabemos que están asociados con péptidos antimicrobianos clásicos, y el motor de búsqueda pasa por la base de datos yencuentra patrones que se parecen a lo que sabemos que forma un péptido que mata las bacterias "
En una pantalla de casi 2,000 proteínas humanas, el algoritmo identificó aproximadamente 800 con posible actividad antimicrobiana. En el Biología Sintética ACS artículo, el equipo de investigación se centró en el péptido pepsinógeno, cuya función es descomponer las proteínas en los alimentos. Después de que el pepsinógeno es secretado por las células que recubren el estómago, el ácido clorhídrico en el estómago se mezcla con el pepsinógeno, convirtiéndolo en pepsina A, quedigiere proteínas y en varios otros fragmentos pequeños.
Esos fragmentos, que anteriormente no tenían funciones conocidas, aparecieron como candidatos en la pantalla antimicrobiana.
Una vez que los investigadores identificaron a esos candidatos, los probaron contra bacterias cultivadas en platos de laboratorio y descubrieron que podían matar una variedad de microbios, incluidos los patógenos transmitidos por los alimentos, como por ejemplo Salmonella y E. coli así como otros, incluyendo Pseudomonas aeruginosa, que a menudo infecta los pulmones de pacientes con fibrosis quística. Este efecto se observó tanto en pH ácido, similar al del estómago como en pH neutro.
"El estómago humano es atacado por muchas bacterias patógenas, por lo que tiene sentido que tengamos un mecanismo de defensa del huésped para defendernos de tales ataques", dice de la Fuente-Núñez.
drogas más potentes
Los investigadores también probaron los tres fragmentos de pepsinógeno contra una infección de la piel por Pseudomonas aeruginosa en ratones y descubrieron que los péptidos redujeron significativamente las infecciones. Se desconoce el mecanismo exacto por el cual los péptidos matan las bacterias, pero la hipótesis de los investigadores es que sus resultados son positivoslas cargas permiten que los péptidos se unan a las membranas bacterianas cargadas negativamente y hagan agujeros en ellas, un mecanismo similar al de otros péptidos antimicrobianos.
Los investigadores ahora esperan modificar estos péptidos para hacerlos más efectivos, de modo que puedan usarse potencialmente como antibióticos. También están buscando nuevos péptidos de organismos que no sean humanos, y planean investigar más a fondo algunos de los otros péptidos humanosidentificado por el algoritmo.
"Tenemos un atlas de todas estas moléculas, y el siguiente paso es demostrar si cada una de ellas tiene propiedades antimicrobianas y si cada una de ellas podría desarrollarse como un nuevo antimicrobiano", dice de la Fuente-Núñez.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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