Investigadores del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison descubrieron que una bomba celular de la bacteria E. coli que elimina medicamentos tales como los antibióticos, también tiene el potencial de atraerlos.

Esto abre nuevas líneas de investigación para combatir la bacteria.

El hallazgo

El descubrimiento podría reescribir casi 50 años de investigación, sobre la manera en que funcionan estos tipos de transportadores en la célula.

Las células deben traer y eliminar diferentes materiales para sobrevivir.

Para lograr esto, utilizan proteínas transportadoras en sus membranas celulares, la mayoría de las cuales funcionan con la fuerza motriz del protón.

La fuerza motriz del protón se dirige hacia el interior de la célula en las bacterias, lo que significa que, dichos protones pasan naturalmente a la célula desde el exterior, si existe un camino para hacerlo.

Estos transportadores permiten el movimiento medido de protones en la célula, y a cambio de la entrada de protones, las moléculas del medicamento son expulsadas.

Durante mucho tiempo se pensó que este intercambio acoplado de protones (in) y drogas (out) por parte del transportista era muy estricto.

Sin embargo, en un estudio publicado hoy (7 de noviembre de 2017) en la revista journal Proceedings of the National Academy of Sciences, UW–Madison biochemistry, la profesora de bioquímica Katherine Henzler-Wildman y colaboradores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis; encontraron que para el pequeño transportador de resistencia a múltiples fármacos de E. coli, llamado EmrE, los movimientos de protones y fármacos no están estrictamente acoplados.

Este transportador, también puede mover medicamentos y protones a través de la membrana en la misma dirección, así como en la dirección opuesta, abriendo la opción de transportar moléculas dentro y fuera de la célula.

Las implicaciones del hallazgo

Este pequeño detalle tiene grandes implicaciones, dicen los investigadores.

Los modelos que los científicos han usado durante casi 50 años, para visualizar cómo funcionan estos transportadores no tienen en cuenta los nuevos datos.

También significa que podría ser posible que los medicamentos sean bombeados a la célula.

Estudio revela la posibilidad de bombear antibióticos a bacterias resistentes

Una proteína transportadora llamada EmrE, (en púrpura y verde) en la membrana celular de la bacteria E. coli se puede cambiar entre dos conformaciones, con el fin de bombear moléculas (como fármacos antibacterianos) desde o hacia la célula.

Crédito de la imagen: Imagen cortesía de katherine henzler-wildman / uw-madison

Las implicaciones a largo plazo son al ser este transportador multidrogas reversible, entonces, en lugar de bombear drogas para conferir resistencia, ahora se abre la posibilidad de poder usarla para bombear drogas y matar bacterias.

La entrada de medicamentos es un gran problema, así que esta es un área nueva para explorar. dice Henzler Wildman.

Ella agrega que este estudio y su trabajo previo sugieren que, manipulando las condiciones ambientales o el medicamento en sí, los investigadores podrían controlar no solo la velocidad del transporte sino también su dirección, al menos en el laboratorio.

confirmar esto en bacterias es uno de los próximos pasos en su investigación.

Comenzamos con una pregunta científica muy básica:

¿Cómo funcionan estos transportadores?’ y han tropezado con esta dirección realmente traslacional, dice Wildman.

Los investigadores se han enfocado en este tipo de bombas, para detener la resistencia a los antibióticos y lograr que estos vuelvan a ser efectivos.

Esto sugiere que es posible que no solo detengan la resistencia a los antibióticos, sino que realmente usen estas bombas para introducir drogas en la célula, como un nuevo mecanismo para ingresar medicamentos.

Este transportador en particular se encuentra en muchas bacterias.

Sorprendentemente, los científicos aún no conocen su función real en la célula. Si bien bombea antibióticos, no es el principal transportador que ayuda a E. coli en la resistencia a los antibióticos, y es posible que tenga otros propósitos aún por descubrir.

Solo han descubierto que transporta una gran cantidad de moléculas desde colorantes hasta antibióticos.

Las bacterias están constantemente en guerra unas con otras, así que tal vez desempeña un papel en la resistencia a los medicamentos, dice Wildman.

Sin embargo, también podría transportar algo más que no hemos probado, o tal vez funciona en resistencia al pH.

El estudio

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Dra Katherine Henzler Wildman

Tradicionalmente, el modelo utilizado para describir este transportador era el “modelo de intercambio puro”, que requería el estricto y regimentado movimiento de protones y droga en direcciones opuestas.

Sin embargo, la realidad de este proceso es que es desordenado.

Henzler-Wildman está proponiendo un nuevo modelo llamado “modelo de libre cambio”, donde las combinaciones y la dirección del transporte, son más flexibles con muchas más opciones de las que se pensaba.

Usaron datos de resonancia magnética para visualizar estos movimientos específicos y previamente desconocidos del transportador.

Luego estudiaron cómo responde exactamente el transportador en el tubo de ensayo cuando, por ejemplo, está expuesto a antibióticos, para confirmar que funciona de la forma en que lo mostraron las estructuras.

Tener que volver a trabajar el modelo, y esencialmente reescribir el libro de texto sobre lo que sabíamos acerca de los transportadores, cambiará nuestra forma de pensar, dice la investigadora.


Fuente

Sign In . PNAS. http://www.pnas.org/content/early/2017/11/06/1708671114.full.

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