El cuerpo humano produce muchos péptidos antimicrobianos que ayudan al sistema inmunológico a defenderse de las infecciones. Los científicos que esperan aprovechar estos péptidos como posibles antibióticos ahora han descubierto que otros péptidos en el cuerpo humano también pueden tener potentes efectos antimicrobianos. ampliar el grupo de nuevos candidatos a antibióticos.

En el nuevo estudio, investigadores del MIT y la Universidad de Nápoles Federico II encontraron que fragmentos de la proteína pepsinógeno, una enzima utilizada para digerir los alimentos en el estómago, puede matar bacterias como Salmonella y E. coli.

Los investigadores creen que al modificar estos péptidos para mejorar su actividad antimicrobiana, pueden desarrollar péptidos sintéticos que podrían usarse como antibióticos contra bacterias resistentes a los medicamentos.

"Estos péptidos realmente constituyen una gran plantilla para la ingeniería. La idea ahora es utilizar la biología sintética para modificarlos aún más y hacerlos más potentes". "dice César de la Fuente-Núñez, un postdoctorado del MIT y un becario de la Fundación Areces, y uno de los autores principales del artículo.

Otros autores del artículo del MIT, que aparece en la edición del 20 de enero de la revista Biología sintética ACS , son Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y de ingeniería biológica, y Marcelo Der Torossian Torres, un ex alumno visitante.

Descubriendo nuevas funciones

Péptidos antimicrobianos, que se encuentran en casi todos los organismos vivos, puede matar muchos microbios, pero por lo general no son lo suficientemente potentes como para actuar como antibióticos por sí solos. Muchos científicos incluyendo de la Fuente-Nunez y Lu, han estado explorando formas de crear versiones más potentes de estos péptidos, con la esperanza de encontrar nuevas armas para combatir el creciente problema que plantean las bacterias resistentes a los antibióticos.

En este estudio, los investigadores querían explorar si otras proteínas encontradas en el cuerpo humano, fuera de los péptidos antimicrobianos previamente conocidos, también podría matar bacterias. Con ese fin, desarrollaron un algoritmo de búsqueda que analiza bases de datos de secuencias de proteínas humanas en busca de similitudes con péptidos antimicrobianos conocidos.

"Es un enfoque de minería de datos para encontrar muy fácilmente péptidos que antes no se habían explorado, ", dice de la Fuente-Núñez." Tenemos patrones que sabemos que están asociados con los péptidos antimicrobianos clásicos, y el motor de búsqueda recorre la base de datos y encuentra patrones que se parecen a lo que sabemos que forma un péptido que mata las bacterias ".

En una pantalla de casi 2, 000 proteínas humanas, el algoritmo identificó alrededor de 800 con posible actividad antimicrobiana. En el artículo de ACS Synthetic Biology, el equipo de investigación se centró en el péptido pepsinógeno, cuya función es descomponer las proteínas de los alimentos. Después de que el pepsinógeno es secretado por las células que recubren el estómago, ácido clorhídrico en el estómago se mezcla con pepsinógeno, convertirlo en pepsina A, que digiere proteínas, y en varios otros pequeños fragmentos.

Esos fragmentos, que anteriormente no tenía funciones conocidas, aparecieron como candidatos en la pantalla antimicrobiana.

Una vez que los investigadores identificaron a esos candidatos, los probaron contra bacterias cultivadas en placas de laboratorio y descubrieron que podían matar una variedad de microbios, incluidos los patógenos transmitidos por los alimentos, como Salmonella y E. coli, así como otros, incluyendo Pseudomonas aeruginosa, que a menudo infecta los pulmones de los pacientes con fibrosis quística. Este efecto se observó tanto a pH ácido, similar a la del estómago, y pH neutro.

"El estómago humano es atacado por muchas bacterias patógenas, por lo que tiene sentido que tengamos un mecanismo de defensa de host para defendernos de tales ataques, "dice de la Fuente-Nunez.

Drogas más potentes

Los investigadores también probaron los tres fragmentos de pepsinógeno contra una infección cutánea por Pseudomonas aeruginosa en ratones. y encontró que los péptidos redujeron significativamente las infecciones. Se desconoce el mecanismo exacto por el cual los péptidos matan a las bacterias. pero la hipótesis de los investigadores es que sus cargas positivas permiten que los péptidos se unan a las membranas bacterianas cargadas negativamente y les hagan agujeros, un mecanismo similar al de otros péptidos antimicrobianos.

Los investigadores ahora esperan modificar estos péptidos para hacerlos más efectivos. para que puedan usarse potencialmente como antibióticos. También están buscando nuevos péptidos de organismos distintos a los humanos, y planean investigar más a fondo algunos de los otros péptidos humanos identificados por el algoritmo.

"Tenemos un atlas de todas estas moléculas, y el siguiente paso es demostrar si cada uno de ellos tiene realmente propiedades antimicrobianas y si cada uno de ellos podría desarrollarse como un nuevo antimicrobiano. "dice de la Fuente-Nunez.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.