Investigadores del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison han descubierto que una bomba celular que se sabe que saca medicamentos como los antibióticos de la bacteria E. coli tiene el potencial de atraerlos también. abriendo nuevas líneas de investigación en la lucha contra las bacterias.

El descubrimiento podría reescribir casi 50 años de pensamiento sobre cómo funcionan estos tipos de transportadores en la célula.

Las células deben traer y eliminar diferentes materiales para sobrevivir. Para lograr esto, utilizan diferentes proteínas transportadoras en sus membranas celulares, la mayoría de las cuales están impulsadas por lo que se denomina fuerza motriz del protón. La fuerza motriz del protón se dirige hacia el interior de la célula en las bacterias, lo que significa que los protones naturalmente quieren entrar en la célula desde el exterior y lo hacen si hay un camino para ellos. Estos transportadores permiten el movimiento medido de protones hacia el interior de la célula y, a cambio de los protones que entran, las moléculas de la droga son expulsadas.

Durante mucho tiempo se pensó que este intercambio acoplado de protones (dentro) y fármacos (fuera) por parte del transportador era muy estricto. Sin embargo, en un estudio publicado hoy (7 de noviembre de 2017) en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , La profesora de bioquímica de UW-Madison, Katherine Henzler-Wildman, y colaboradores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que para el pequeño transportador de resistencia a múltiples fármacos de E. coli, llamado EmrE, los movimientos de protones y fármacos no están tan estrictamente acoplados. Este transportador también puede mover fármacos y protones a través de la membrana en la misma dirección, así como en la dirección opuesta, introduciendo la opción de mover moléculas tanto dentro como fuera de la célula.

Este pequeño detalle tiene grandes implicaciones, dicen los investigadores. Los modelos que los científicos han utilizado durante casi 50 años para visualizar cómo funcionan estos transportadores no tienen en cuenta los nuevos datos. También significa que es posible que se bombeen medicamentos a la célula.

"Las implicaciones a largo plazo son que este transportador de múltiples fármacos es reversible, ", Dice Henzler-Wildman." Entonces, en lugar de bombear medicamentos para conferir resistencia, tiene la posibilidad de usarlo para bombear medicamentos para matar bacterias. La entrada de drogas es un gran problema, así que esta es una nueva área para explorar ".

Agrega que este estudio y su trabajo anterior sugieren que al manipular las condiciones ambientales o la droga en sí, los investigadores pueden controlar no solo la velocidad del transporte, sino también su dirección, al menos en tubos de ensayo en el laboratorio. Intentar confirmar esto en las bacterias es uno de los próximos pasos en su investigación, ella dice.

"Comenzamos con una pregunta científica muy básica de '¿cómo funcionan estos transportadores?' y me he topado con esta dirección realmente traslacional, ", dice." La gente ha estado tratando de apuntar a este tipo de bombas para detener la resistencia a los antibióticos y hacer que los antibióticos que ya tenemos sean efectivos nuevamente. Esto sugiere que es posible que no solo pueda detenerlo, sino que en realidad use estas bombas para impulsar los medicamentos a la célula como un nuevo mecanismo de entrada de medicamentos ".

Este transportador en particular se encuentra en muchas bacterias. Asombrosamente, los científicos aún no conocen su función real en la célula. Si bien bombea antibióticos, no es el transportador principal 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 los colorantes a los antibióticos.

"Las bacterias están constantemente en guerra unas con otras, por lo que tal vez desempeñe un papel en la resistencia a los medicamentos, ", Dice Henzler-Wildman." Pero también podría transportar algo más que no hemos probado, o tal vez funcione en la resistencia al pH. Aún no lo hemos reducido ".

Tradicionalmente, el modelo utilizado para describir este transportador fue el "modelo de intercambio puro, "que requería lo estricto, movimiento reglamentado de protones y de la droga en direcciones opuestas. Sin embargo, la realidad de este proceso sigue el mantra de "la vida es desordenada".

Henzler-Wildman propone un nuevo modelo llamado "modelo de libre intercambio, "donde las combinaciones y la dirección de transporte son mucho más flexibles con muchas más opciones de lo que se pensaba. Utilizaron datos de resonancia magnética para visualizar estos movimientos específicos y previamente desconocidos del transportador. Luego estudiaron cómo exactamente el transportador responde en el tubo de ensayo cuando , por ejemplo, está expuesto a antibióticos, con el fin de confirmar que funciona como se muestra en las estructuras.

"Tener que reelaborar el modelo y esencialmente reescribir el libro de texto sobre lo que sabíamos sobre los transportadores realmente cambiará nuestra forma de pensar, ", dice." De hecho, voy a enseñar este artículo en nuestro curso de postgrado de introducción porque es una buena historia de cómo tener un modelo en la cabeza puede limitar sus pensamientos y experimentos y realmente se pierden cosas importantes ".