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Mecanismo de «control de calidad» que existe en todas las especies de bacterias

Nuevo método para el diseño de antibióticos

Enfermedades como la tuberculosis, el ántrax y la shigelosis, una graves enfermedad transmitida por los alimentos, con el tiempo podrían ser tratadas con un tipo de antibiótico totalmente nuevo y más eficaz, gracias a un equipo de científicos dirigido por Kenneth Keiler, de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE.UU.).

En un trabajo que se publica The Proceedings of the National Academy of Sciences, el equipo describe 46 moléculas previamente probadas que se dirigen y alteran un paso importante en el proceso de síntesis de proteínas en las bacterias, lo que les hace incapaces de replicarse.

Este paso, conocido como transtraducción, es un mecanismo de «control de calidad» que existe en todas las especies de bacterias y que otras formas de vida, como plantas y animales, no parecen usar. «Si se piensa en la vía de síntesis de las proteínas bacterianas como una línea de montaje de una fábrica, la transtraducción es responsable de mantener la línea de ensamblaje en movimiento», explica el investigador.

«El ARN mensajero defectuoso (ARNm), cuyo ARN transporta la información genética del ADN a las proteínas, puede bloquear la maquinaria de síntesis. La transtraducción elimina estos bloques en la línea de montaje, haciendo así que el sistema funcione a la perfección», señala Keiler. «Si no fuera por la transtraducción, todos los pasos posteriores en la línea de montaje de una fábrica se quedarían retenidos y el organismo no sería capaz de funcionar correctamente, mediante la síntesis de las proteínas que necesita para sobrevivir», añade.

La idea es que si podemos molestar a esa transtraducción, el paso de control de calidad de las bacterias, «podemos echar la llave en la línea de montaje de la síntesis de proteínas y evitar que los organismos hagan copias de sí mismos», dijo Keiler.

Patógenos

Para descubrir moléculas pequeñas que podrían ser capaces de interrumpir la transtraducción, el equipo comenzó con un proceso llamado selección de alto rendimiento, un método para tratar muchos miles de pequeñas moléculas en múltiples placas de Petri con la esperanza de descubrir uno o más que fueran eficaces en la lucha contra ciertos patógenos.

«Nuestro equipo puso a prueba 663.000 moléculas diferentes. En concreto, hemos probado las moléculas contra una cepa de E. coli y monitoreamos la forma en que estaban afectando al proceso de transtraducción del organismo», señaló. Al final de esta fase de pruebas, Keiler y su equipo habían encontrado 46 diferentes moléculas que parecen ser eficaces en la interrupción de la transtraducción.

El siguiente paso fue poner a prueba la eficacia de estas moléculas «para molestar» la transtraducción de otras bacterias que se sabe que causan la enfermedad, es decir, shigella, un género de bacteria que causa intoxicación alimentaria y se relaciona con salmonella, y bacillus anthracis, el organismo que causa el ántrax, que a veces puede ser letal en los seres humanos y otros animales.

«De las 46 moléculas que se mostraron que afectan a la transtraducción, una llamada KKL-35 destacó como la más prometedora -subrayó Keiler--. Hemos encontrado que inhibe el crecimiento de bacterias muy alejadas, lo que sugiere que puede tener actividad antibiótica frente a un amplio espectro de especies. En cuanto a shigella y bacillus anthracis, hemos sido capaces de demostrar que, en presencia de KKL -35, las células murieron específicamente porque la molécula detuvo el proceso de transtraducción».

Además de Shigella y Bacillus anthracis, el equipo de Keiler también estudió Mycobacterium tuberculosis, el organismo que causa la tuberculosis. El equipo encontró que, en comparación con las terapias utilizadas actualmente para la tuberculosis, la molécula de KKL-35 era cien veces más eficaz en la inhibición del crecimiento de la bacteria.

Resistencias

Keiler añadió que una de las características más interesantes de un antibiótico diseñado desde KKL-35 se refiere a la improbabilidad de la resistencia a los medicamentos en las cepas mutantes de la bacteria. «En nuestros experimentos de laboratorio, no se encontraron cepas mutantes que fueran resistentes a KKL-35», celebró Keiler.

«Una posible explicación de la falta de cepas mutantes resistentes en los experimentos de laboratorio es que los cambios en las moléculas de transtraducción que interrumpen la unión de drogas también eliminan la actividad de transtraducción. Las bacterias mutantes resistentes probablemente evolucionarán con el tiempo, pero al menos parece que va a ser muy difícil. Eso significa que las mutantes resistentes pueden tardar en aparecer y extenderse», concluye