Los investigadores han desarrollado un método para estimular la producción de nuevos compuestos antibióticos o antiparasitarios que se esconden en los genomas de las actinobacterias. que son la fuente de medicamentos como la actinomicina y la estreptomicina y se sabe que albergan otras riquezas químicas sin explotar. Los científicos informan sus hallazgos en la revista. eLife .

Los investigadores querían superar un problema de décadas que enfrentan aquellos que esperan estudiar y hacer uso de innumerables antibióticos, compuestos antifúngicos y antiparasitarios que pueden producir las bacterias, dijo Satish Nair, profesor de bioquímica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign que dirigió la investigación.

"En condiciones de laboratorio, las bacterias no producen la cantidad de moléculas que tienen la capacidad de producir, ", dijo." Y eso se debe a que muchas están reguladas por hormonas de moléculas pequeñas que no se producen a menos que las bacterias estén amenazadas ".

Nair y sus colegas querían determinar cómo esas hormonas influyen en la producción de antibióticos en actinobacterias. Al exponer sus bacterias a la hormona adecuada o combinación de hormonas, los investigadores esperan estimular a los microbios para que produzcan nuevos compuestos que sean médicamente útiles.

El equipo se centró en avenolida, una hormona que es químicamente más estable que la utilizada en estudios anteriores de hormonas bacterianas. Avenolide regula la producción de un compuesto antiparasitario conocido como avermectina en un microbio del suelo. Una versión químicamente modificada de este compuesto, ivermectina, se utiliza como tratamiento para la ceguera de los ríos, una enfermedad transmitida por moscas que cegó a millones de personas, principalmente en África subsahariana, antes de que se desarrollara la droga.

Para el nuevo estudio, La estudiante graduada de química Iti Kapoor desarrolló un proceso más simplificado para sintetizar avenolida en el laboratorio que el que estaba disponible anteriormente. Esto permitió al equipo estudiar las interacciones de la hormona con su receptor tanto dentro como fuera de las células bacterianas.

"Con un método llamado cristalografía de rayos X, El Iti y el estudiante graduado de bioquímica Philip Olivares pudieron determinar cómo la hormona se une a su receptor y cómo el receptor se une al ADN en ausencia de hormonas. "Dijo Nair." Normalmente, estos receptores se encuentran en el genoma y básicamente actúan como frenos ".

Los investigadores descubrieron que cuando la hormona se une a ella, el receptor pierde su capacidad de adherirse al ADN. Esto apaga los frenos permitiendo que el organismo produzca compuestos defensivos como los antibióticos.

Saber qué regiones del receptor están involucradas en la unión a la hormona y al ADN permitió al equipo escanear los genomas de docenas de actinobacterias para encontrar secuencias que tuvieran los rasgos correctos para unirse a su receptor o receptores similares. Este proceso, llamado minería del genoma, permitió al equipo identificar 90 actinobacterias que parecen estar reguladas por avenolida u otras hormonas de la misma clase.

"Nuestro proyecto a largo plazo es tomar esas 90 bacterias, criarlos en el laboratorio, agregarles hormonas sintetizadas químicamente y ver qué nuevas moléculas se están produciendo, ", Dijo Nair." La belleza de nuestro enfoque es que ahora podemos hacer que las bacterias produzcan grandes cantidades de moléculas que normalmente no podríamos producir en el laboratorio ".