a, La malonomicina 1 contiene un resto de aminomalonato intacto. B, Biosíntesis de malonatos en metabolismo primario y secundario (R =H o alquilo). C, Mecanismo propuesto del VKDC de mamíferos. Las filoquinonas (vitamina K1) se utilizan en VKDC de mamíferos como cofactores, mientras que las menaquinonas (vitamina K2) con longitudes variables de cadena lateral isoprenoide son producidas por bacterias, incluyendo Streptomyces, y puede desempeñar un papel similar en enzimas bacterianas similares a VKDC. CoA, coenzima A; ACC, acetil-CoA carboxilasa; ACP, proteína portadora de acilo; CCR, enzimas crotonil-CoA carboxilasa / reductasa; Gla, ácido γ-carboxiglutámico; K, forma de vitamina K quinona; K−, intermedio oxigenado de vitamina K; VKOR, KO reductasa. Crédito: Catálisis de la naturaleza (2018). DOI:10.1038 / s41929-018-0178-2
Los científicos han descubierto un nuevo proceso químico, también conocido como vía biosintética, en bacterias que podría conducir a la producción y fabricación de una nueva generación de antibióticos.
Los investigadores de la Escuela de Química de la Universidad de Manchester dicen que su nueva vía incluye una enzima, llamada carboxilasa, que agrega CO2 a una molécula precursora que produce un antibiótico muy inusual llamado malonomicina.
El equipo dice que el proceso biosintético utilizado para producir este antibiótico ahora podría conducir al descubrimiento y desarrollo de otros fármacos. ayudando en la lucha contra los insectos y enfermedades resistentes a los medicamentos en el futuro.
El trabajo se llevó a cabo en colaboración con la Universidad de Cambridge y se está publicando en Catálisis de la naturaleza .
Las cifras internacionales dicen que la resistencia a los antibióticos podría resultar en un estimado de 10 millones de muertes cada año para 2050, mientras que el costo para la economía mundial podría ser de 66 billones de libras en pérdida de productividad. Solo en Europa un estimado de 25, 000 personas ya mueren cada año como resultado de infecciones hospitalarias causadas por bacterias resistentes a los antibióticos como Escherichia coli ( E. coli ).
Jason Micklefield, Profesor de Biología Química en el Instituto de Biotecnología de Manchester, quien dirigió el estudio, dijo:"El rápido aumento de patógenos resistentes a los antibióticos es una de las principales preocupaciones de salud mundial de los tiempos modernos.
"Ahora, utilizando una combinación de bioinformática, edición de genes y experimentos in vitro, Hemos descubierto una vía biosintética muy inusual para el antibiótico malonomicina. Esto podría allanar el camino para un nuevo tipo de proceso de producción de antibióticos ".
El equipo se interesó originalmente en la malonomicina porque tiene una estructura química muy inusual. Posee una actividad antimicrobiana potencialmente útil y ya ha atraído la atención industrial. Sin embargo, a pesar del interés por este antibiótico, se sabía muy poco sobre la biosíntesis de malonomicina, hasta ahora.
Los investigadores encontraron que el CO2 se introdujo en la estructura de la malonomicina, por una enzima carboxilasa que nunca antes se había caracterizado en bacterias. La malonomicina carboxilasa es muy similar a una enzima carboxilasa en las células humanas que usa vitamina K para agregar CO2 a las proteínas de nuestro cuerpo. desencadenando respuestas fisiológicas esenciales, incluida la coagulación sanguínea.
Fármacos anticoagulantes clínicamente importantes, como la warfarina, funcionan bloqueando la función de la carboxilasa dependiente de vitamina K humana. El profesor Micklefield agregó:"Nos sorprendió mucho encontrar una enzima carboxilasa productora de antibióticos en las bacterias que era similar a la carboxilasa humana responsable de la coagulación de la sangre.
"Ahora somos optimistas de que nuestros hallazgos podrían conducir al descubrimiento de nuevos antibióticos y también pueden proporcionar nuevas formas de producir antibióticos que se necesitan con urgencia para combatir los patógenos emergentes resistentes a los medicamentos".
