Vía alternativa para generar antibióticos

Un equipo de investigación de la Universidad de Oviedo ha descubierto que la fosforilación de proteínas, uno de los mecanismos más importantes en la regulación del ciclo celular de organismos superiores, es clave para el desarrollo y activación de la producción de antibióticos en la bacteria Streptomyces.

microbiologist_medEste hallazgo puede abrir una nueva vía para la generación de nuevos antibióticos y contribuir a paliar el crecimiento del actual problema de desarrollo de resistencias bacterianas.

El trabajo, dirigido por Beatriz Rioseras, del grupo de investigación de Ángel Manteca, del Área de Microbiología del Departamento de Biología Funcional, y realizado en colaboración con la Universidad del Sur de Dinamarca, se ha publicado en Molecular & Cellular Proteomics.

El hallazgo puede así contribuir al diseño de nuevas vías para activar la producción de antibióticos y, en última instancia, contribuir al descubrimiento de nuevos antimicrobianos a partir de Streptomyces.

Streptomyces es conocida como la bacteria de los antibióticos, dado que en torno a dos tercios de los antibióticos que se utilizan en clínica proceden de ella, según señala Manteca, mientras que el otro tercio restante procede principalmente de hongos. “Descubrir nuevos antibióticos ahora resulta difícil porque se podría decir que lo fácil está hecho”, explica este especialista.

“Cada cepa de Streptomyces produce unos cuatro antibióticos de media en el laboratorio, pero la cuestión es que gracias a la secuenciación del genoma sabemos que tienen los genes para sintetizar hasta 20 compuestos, es decir, que hay muchos antibióticos que no conseguimos ver en el laboratorio. Puede parecer raro, pero no lo es tanto si pensamos que la bacteria produce antibióticos cuando los necesita y esto sucede en su medio, pero quizá no conseguimos reproducir exactamente esas condiciones en el laboratorio”, señala Manteca.

Ciclo de vida

De ahí que su grupo de investigación se haya centrado en estudiar el ciclo de vida de Streptomyces, un organismo multicelular, complejo y que forma esporas, para obtener más información sobre la producción de antibióticos.
“Ya hace unos años vimos que la producción de antibióticos se activa en una fase concreta del desarrollo”, indica Manteca. A partir de ahí su equipo de investigación se centró en analizar los cambios que se producen en las proteínas durante el desarrollo y observar cómo se regula la actividad de las proteínas por la fosforilación. “Cuando se añade un grupo fosfato a la proteína cambia su estructura y su función se puede activar o reprimir, activando un metabolismo u otro”.

La fosforilación de proteínas es uno de los mecanismos de regulación más importantes de las actividades celulares en organismos superiores. Ante diferentes estímulos, las células fosforilan o desfosforilan sus proteínas cambiando su función y activando diferentes actividades, como por ejemplo la división celular. En bacterias también existe fosforilación de proteínas, aunque se conoce muy poco sobre su función. En este trabajo se ha demostrado que la fosforilación de proteínas activa la producción de antibióticos en la bacteria Streptomyces.

“Eso es lo que nosotros hemos visto ahora, que en la fase de producción de antibióticos la fosforilación es masiva, es decir, que la regula la activación de la síntesis de antibióticos”.

Este conocimiento abre la puerta al diseño de nuevas vías de ataque de la bacteria y, en consecuencia, a la identificación de nuevos antibióticos en el laboratorio.

Producción continua

“Ahora tenemos que estudiar si alguna de las proteínas que se fosforilan en la fase de producción de antibióticos es la clave para la activación de la producción de los mismos de forma continuada en el laboratorio, sobre la base de que cuando se añade un fósforo a un aminoácido cambia la estructura de la proteína, es decir, su forma y, en consecuencia, también su función”, precisa el experto.

A través de métodos de ingeniería genética se trata de modificar las proteínas y crear cepas mutadas “para que tengan la proteína seleccionada fosforilando permanentemente”.

El estudio del ciclo de vida de Streptomyces y sus aplicaciones a la hora de activar la producción de antibióticos son una de las principales líneas de trabajo del Grupo de Investigación Biotecnología de Nutracéuticos y Compuestos Bioactivos (Bionuc) de la Universidad de Oviedo.
julio 19/2018 (diariomedico.com)

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