El profesor Stephan A. Sieber y la Dra. Sabine Schneider en el laboratorio de la Cátedra de Química Orgánica II de la Universidad Técnica de Munich. Crédito:Andreas Battenberg / TUM
Las bacterias son cada vez más resistentes a los antibióticos disponibles. Un equipo de químicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ha identificado enzimas importantes en el metabolismo de los estafilococos. El bloqueo de estas enzimas de manera selectiva las mata de hambre.
"La medicina necesita nuevas armas contra las bacterias, ", dice el profesor Stephan Sieber." Muchas bacterias ya son resistentes a los medicamentos comunes. Por tanto, un objetivo importante de la investigación es identificar nuevos puntos de ataque ".
Junto con Ph.D. la estudiante Annabelle Hoegl y su equipo en la Cátedra de Química Orgánica II en la Universidad Técnica de Munich, el investigador ha desarrollado un procedimiento para aislar y metabolizar enzimas que controlan el metabolismo. "Si pudiéramos bloquear estas enzimas, "Stephan Sieber explica el objetivo, "Podríamos más o menos matar de hambre a los patógenos".
La nueva metodología se probó en Staphylococcus aureus. La bacteria está muy extendida, con muchas especies resistentes a los antibióticos. Los estafilococos comprenden miles de proteínas. "Aislar enzimas con propiedades específicas de este pajar, identificarlos e investigar su función representó un verdadero desafío, "recuerda Sieber.
Las enzimas dirigidas por el equipo de investigación utilizan vitamina B6 para acelerar las reacciones químicas en la célula. Un componente crucial de la vitamina B6 es el fosfato de piridoxal, o PLP. Sin las enzimas dependientes de PLP, el metabolismo de las bacterias se detendría, matando de hambre a los microorganismos.
Rastreando enzimas con marcadores
Estructura cristalina de rayos X de la alanina racemasa de S. aureus (verde) etiquetado con fosfato de piridoxal modificado (naranja). Crédito:Dra. Sabine Schneider / TUM
El equipo utilizó un fosfato de piridoxal químicamente modificado para detectar tales enzimas dependientes de PLP. Las moléculas marcadas se agregaron a una solución nutritiva en la que proliferan las bacterias Staphylococcus aureus.
Dado que la solución no contenía PLP natural, las enzimas dependientes de PLP incorporaron los marcadores, usándolos para el metabolismo. Luego, los químicos rompieron las bacterias mediante ultrasonido y extrajeron las enzimas que transportaban los marcadores.
El principio de la pesca molecular, o "perfil de proteínas, " como se le llama, no es completamente nuevo. Pero, los científicos de TUM son los primeros en utilizar esta metodología para investigar las enzimas dependientes de PLP.
"Pudimos demostrar que el método es muy eficiente, "enfatiza Sieber." Muchas enzimas fisiológicamente importantes en Staphylococcus dependen del fosfato de piridoxal. Aislamos el 73% de estas enzimas, los analizó utilizando espectrometría de masas y los identificó ".
Además, el equipo descubrió enzimas dependientes de PLP previamente desconocidas y descifró sus funciones. "Con ello, descubrimos un tesoro sin explotar en nuestra búsqueda de nuevos objetivos antibióticos, "dice el químico.
Esta información ahora se puede utilizar para desarrollar nuevos agentes activos contra las bacterias. En el siguiente paso, los investigadores esperan investigar las funciones de las enzimas con mayor detalle y determinar cómo se puede bloquear el metabolismo de las bacterias de manera específica sin dañar las células humanas sanas.
