La amenaza cada vez mayor de las "superbacterias", cepas de bacterias patógenas que son inmunes a los antibióticos que sometieron a sus generaciones predecesoras, ha obligado a la comunidad médica a buscar armas bactericidas fuera del ámbito de las drogas tradicionales. Un candidato prometedor es el péptido antimicrobiano (AMP), una de las defensas menos conocidas de la madre naturaleza contra las infecciones, que mata a un patógeno al crear, luego expandiendo, poros de tamaño nanométrico en la membrana celular hasta que estalla. Sin embargo, antes de que este fenómeno pueda ser explotado como terapia médica, Los investigadores necesitan comprender mejor cómo interactúan los AMP y las membranas a nivel molecular.
Usando una técnica de imagen novedosa, un equipo de investigación dirigido por el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido (NPL) está ayudando a adquirir información muy necesaria sobre los procesos físicos y químicos fundamentales que ocurren cuando los AMP se unen a las membranas y forman poros en ellas. La líder del equipo Paulina D. Rakowska discutirá los aspectos más recientes de este trabajo durante el 60º Simposio y Exposición Internacional de AVS, que se llevará a cabo del 27 de octubre al 27 de noviembre. 1, 2013, en Long Beach, Calif.
Es difícil observar la formación de poros en las membranas celulares vivas por los AMP de origen natural porque los investigadores no tienen control sobre los pasos del complejo proceso. En muchos casos, las membranas de la célula diana se filtran, se hinchan y se rompen antes de que los poros individuales puedan expandirse lo suficiente como para ser examinados. Rakowska y sus colegas han superado este obstáculo combinando imágenes a nanoescala a través de dos sistemas diferentes, simulación por ordenador, un AMP hecho desde cero (de novo), y bicapas lipídicas fijadas a una superficie sólida (conocida como bicapa lipídica soportada o SLB).
Con la capacidad de probar específicamente dónde y cómo el péptido de novo se une al SLB, el proceso de formación de poros se abre a la observación directa. La microscopía de fuerza atómica (AFM) proporciona imágenes topográficas (estructurales) de la membrana tratada con péptidos, mientras que el análisis químico se realiza con espectroscopía de masas de iones secundarios a nanoescala de alta resolución (NanoSIMS).
"Los datos de las imágenes de AFM sugieren que las membranas cambian como resultado de la acción de los péptidos y la formación de poros, "Dice Rakowska." Las imágenes NanoSIMS realizadas en las mismas muestras revelan la ubicación precisa de las moléculas de péptidos dentro de las membranas ".
Rakowska dice que estas observaciones proporcionan la primera evidencia física y visual de la expansión de los poros antimicrobianos desde una escala nanométrica a micrométrica hasta el punto de la desintegración completa de la membrana. "Ahora podemos postular el mecanismo por el cual esto ocurre, ", explica." Creemos que los primeros AMP que se unen a la membrana 'reclutan' activamente a otros para que hagan lo mismo, resultando en la formación de numerosos poros pequeños. A medida que estos poros se expanden, eventualmente conducen a la desintegración de la membrana y la muerte celular ".
El equipo de investigación incluye científicos de la NPL, el Centro de Nanotecnología de Londres, University College de Londres, la Universidad de Oxford, la Universidad de Edimburgo, Universidad Freie de Berlín e IBM. La última publicación del equipo, "Las imágenes a nanoescala revelan poros antimicrobianos que se expanden lateralmente en las bicapas lipídicas, "apareció recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.
