Dos nuevos descubrimientos del laboratorio de la Universidad Estatal de Iowa de Edward Yu se suman a la comprensión científica de cómo las bacterias resisten a los antibióticos.

Yu y su grupo de investigación acaban de describir dos estructuras y mecanismos (bombas de salida y paredes celulares reforzadas) que utilizan ciertas bacterias que causan enfermedades para mantener alejados a los antibióticos. Ese conocimiento podría conducir algún día a nuevos tratamientos que inhabiliten las estructuras y restauren la eficacia de los medicamentos.

"Estudiamos muchas bombas de eflujo para comprender la resistencia a los antibióticos, "dijo Yu, un profesor del estado de Iowa con nombramientos en física y astronomía; química; bioquímica, biofísica y biología molecular; y el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. "La remodelación de la pared celular también es un mecanismo importante para actuar contra los fármacos antibacterianos.

"La estructura y el mecanismo dependen de las bacterias de las que estás hablando, y las bacterias encontrarán la manera".

Dos revistas acaban de publicar los últimos hallazgos del grupo de investigación de Yu:

1. Un artículo publicado en línea por Comunicaciones de la naturaleza describe cómo el Campylobacter jejuni bacteria, que causa una inflamación del tracto digestivo (enterocolitis) y diarrea asociada, utiliza una bomba de eflujo de tres moléculas para extruir fármacos antibacterianos. El proyecto es una colaboración de Yu; Yeon-Kyun Shin, Profesor de Bioquímica Roy J. Carver del estado de Iowa, Biofísica y Biología Molecular; y Qijing Zhang, un decano asociado de medicina veterinaria del estado de Iowa y el Dr. Frank K. Ramsey Endowed Chair in Veterinary Research. Chih-Chia "Jack" Su, un científico asociado del estado de Iowa; Linxiang Yin, un estudiante de posgrado del estado de Iowa; y Nitin Kumar, un estudiante de doctorado del estado de Iowa; son primeros autores.

   Estudios anteriores informaron que las tres moléculas de la bomba funcionaban en una rotación sincronizada:una molécula accediendo, una molécula que se une y una molécula se extruye, para bombear antibióticos desde la célula. El grupo de investigación de Yu descubrió que cada parte de la bomba funcionaba independientemente de las demás, esencialmente creando tres bombas en una estructura.

   "Las tres bombas independientes la convierten en una bomba de eflujo de múltiples fármacos más potente, "Dijo Yu.

2. Un artículo publicado en línea por el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias La edición temprana describe cómo Burkholderia multivorans bacteria, que puede provocar neumonía en personas con inmunodeficiencias o enfermedades pulmonares como la fibrosis quística, es capaz de remodelar y fortalecer su pared celular, cerrando la puerta a una variedad de medicamentos antimicrobianos. Kumar y Su son los primeros autores.

   El artículo se centra en cómo estas bacterias transportan compuestos lipídicos hopanoides a sus membranas celulares externas. Los compuestos contribuyen a la estabilidad y rigidez de la membrana.

"En general, nuestros datos sugieren un mecanismo novedoso para el transporte de hopanoides implicado en la remodelación de la pared celular, que es fundamental para mediar la resistencia a múltiples fármacos en Burkholderia , "escribieron los autores en un resumen del proyecto.

Las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud apoyaron ambos estudios. Las subvenciones del Departamento de Energía de EE. UU. También respaldaron los ultrabrillantes, experimentos de rayos X de alta energía en la Fuente de Fotones Avanzada en el Laboratorio Nacional Argonne en Illinois.

Yu y su grupo de investigación tienen una larga trayectoria en el uso exitoso de la cristalografía de rayos X para describir y comprender la estructura de las bombas. transportadores y reguladores en bacterias. Una galería en el sitio web de su grupo de investigación muestra diagramas de cinta de 21 estructuras diferentes.

Debido a la importante contribución de Yu a la comprensión de la resistencia a los antimicrobianos en las bacterias, la Academia Estadounidense de Microbiología lo eligió como miembro de la academia a principios de este año.

Con esa comprensión integral de las estructuras y mecanismos detrás de la resistencia bacteriana a los antibióticos, Yu dijo que su grupo de investigación está empezando a analizar cómo se pueden apagar las bombas y los transportadores.

"Estamos tratando de encontrar un compuesto inhibidor, "Dijo Yu." Estamos pensando en hacer un poco más de ciencia traslacional. Tenemos mucha información valiosa sobre la estructura y función de estas bombas. ¿Por qué no usarlo? "