Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han diseñado biosensores de diseño que pueden detectar moléculas de antibióticos de interés. Los biosensores son un primer paso hacia la creación de "fábricas" productoras de antibióticos dentro de microbios como E. coli.

Los macrólidos son un grupo de pequeñas moléculas naturales que pueden tener antibióticos, efectos antifúngicos o anticancerígenos. El antibiótico eritromicina es un ejemplo:es un macrólido producido por bacterias que habitan el suelo. Los investigadores están interesados ​​en utilizar estos antibióticos naturales y los microbios que los producen para desarrollar nuevos antibióticos; sin embargo, Los microbios que producen macrólidos antibióticos solo producen pequeñas cantidades de una variedad limitada de antibióticos.

"Nuestro objetivo final es diseñar microbios para crear nuevas versiones de estos antibióticos para nuestro uso, lo que reducirá drásticamente la cantidad de tiempo y dinero necesarios para la prueba y el desarrollo de nuevas drogas, "dice Gavin Williams, profesor asociado de química bioorgánica en NC State y autor correspondiente de un artículo que describe la investigación. "Para poder hacer eso, primero debemos ser capaces de detectar las moléculas de antibiótico de interés producidas por los microbios ".

Williams y su equipo utilizaron un interruptor molecular natural, una proteína llamada MphR, como biosensor. En E. coli , MphR puede detectar la presencia de antibióticos macrólidos secretados por microbios que están atacando E. coli . Cuando MphR detecta el antibiótico, enciende un mecanismo de resistencia para anular los efectos del antibiótico.

Los investigadores crearon una gran biblioteca de variantes de la proteína MphR y las seleccionaron para determinar la capacidad de activar la producción de una proteína verde fluorescente cuando estaban en presencia de un macrólido deseado. Probaron las variantes contra eritromicina, que MphR ya reconoce, y encontró que algunas de las variantes de MphR mejoraron diez veces su capacidad de detección. También probaron con éxito las variantes contra macrólidos que no estaban estrechamente relacionados con la eritromicina, como la tilosina.

"Básicamente, hemos adoptado y desarrollado el sistema de sensores MphR, aumentando su sensibilidad para reconocer las moléculas que nos interesan, ", dice Williams." Sabemos que podemos adaptar este biosensor y que detectará las moléculas que nos interesan, lo que nos permitirá analizar rápidamente millones de cepas diferentes. Este es el primer paso hacia la ingeniería de antibióticos de alto rendimiento, donde creamos vastas bibliotecas de cepas modificadas genéticamente y variantes de microbios para encontrar las pocas cepas y variantes que producen la molécula deseada con el rendimiento deseado ".

La investigación aparece en Biología sintética ACS , y fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud (subvención GM104258) y el Fondo de Innovación del Canciller del Estado de Carolina del Norte. Estudiante de posgrado Yiwei Li, ex estudiante de posgrado Christian Kasey, ex estudiante de pregrado Mounir Zerrad, y T. Ashton Cropp, profesor de química en Virginia Commonwealth University, contribuido al trabajo.