Un nuevo interruptor de encendido y desvaído multipropósito para inhibir el crecimiento bacteriano – ScienceDaily

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Los investigadores de Lund han descubierto un mecanismo antitóxico que parece ser capaz de neutralizar cientos de toxinas diferentes y puede proteger a las bacterias de los ataques de virus. El mecanismo se llamó Panacea, en honor a la diosa griega de la medicina cuyo nombre se ha convertido en sinónimo de cura universal. La comprensión de los mecanismos de la toxina y la antitoxina bacterianas será crucial para el éxito futuro de la llamada terapia con fagos para el tratamiento de las infecciones por resistencia a los antibióticos, dicen los investigadores. El estudio fue publicado en PNAS.

Los llamados sistemas toxina-antitoxina, una especie de interruptor de encendido y apagado en muchos genomas de ADN bacteriano, defienden cada vez más a las bacterias de los ataques de los bacteriófagos, virus que infectan a las bacterias. La activación de toxinas permite que las poblaciones bacterianas entren en una especie de bloqueo que limita el crecimiento y, por lo tanto, la propagación del virus. Por lo tanto, la comprensión de la diversidad, los mecanismos y la evolución de estos sistemas es fundamental para el éxito final de la terapia con fagos para el tratamiento de las infecciones por resistencia a los antibióticos. – Los pares toxina-antitoxina consisten en un gen que codifica una toxina que inhibe drásticamente el crecimiento bacteriano y un gen adyacente que codifica una antitoxina que contrarresta el efecto tóxico. Es como tener una botella de veneno en un estante junto a una botella de antídoto. Si bien se ha visto que los pares toxina-antitoxina evolucionan para asociarse con nuevas toxinas o antitoxinas anteriormente, la escala de capacidad de neutralización observada con Panacea, la llamada hiperpromiscuidad, no tiene precedentes, explica la investigadora y líder del grupo Gemma Atkinson en la Universidad de Lund, quien realizó el estudio.

El estudiante de doctorado y coautor Chayan Kumar Saha construyó un programa de computadora para analizar los tipos de genes que se encuentran uno al lado del otro en los genomas bacterianos. Luego, el equipo usó esta herramienta para predecir nuevos genes de antitoxinas que se encontraron junto con algunas toxinas muy potentes en las que trabajaron anteriormente. «Nos sorprendió descubrir que un pliegue de proteína antitoxina en particular se puede encontrar en arreglos similares a toxina-antitoxina con docenas de diferentes tipos de toxinas. Muchas de estas toxinas son nuevas para la ciencia».

El otro primer autor, Tatsuaki Kurata, de la Universidad de Lund, confirmó experimentalmente que muchos de estos sistemas son toxinas genuinas neutralizadas por genes de antitoxinas vecinos.

El estudio muestra que lo que sabemos hasta ahora sobre la diversidad de los sistemas toxina-antitoxina es probablemente solo la punta del iceberg, y que puede haber una variedad de sistemas similares que hasta ahora han pasado desapercibidos. – Además de ser importante para comprender el extraño y maravilloso mundo de la bioquímica bacteriana, el descubrimiento de nuevos sistemas toxina-antitoxina es importante para la llamada terapia de fagos contra las infecciones resistentes a los antibióticos. Dado que las bacterias se han vuelto cada vez más resistentes a los antibióticos, se necesitan otros enfoques para eliminar las infecciones.

El principio de la terapia con fagos es tratar a los pacientes con un cóctel de bacteriófagos (virus que infectan bacterias) para matar las bacterias que causan la infección. Sin embargo, las bacterias llevan varios sistemas de defensa para protegerse de los fagos, y esto incluye los sistemas toxina-antitoxina.

«Por lo tanto, identificar los sistemas toxina-antitoxina de los patógenos puede ayudarnos en el futuro a diseñar una terapia con fagos capaz de contrarrestar este nivel de defensa», explica Gemma Atkinson.

Entonces, ¿cuál es el siguiente paso en la investigación?

«Ahora estamos tratando de encontrar nuevos sistemas toxina-antitoxina a escala universal y comprender su participación en la defensa de los fagos. También estamos interesados ​​en posibles aplicaciones biotecnológicas de los sistemas toxina-antitoxina, ya que estos sistemas pueden considerarse on-offs». «Aspectos fundamentales de la biología bacteriana. El conjunto completo de sistemas toxina-antitoxina podría ser una caja de herramientas molecular para modificar el metabolismo bacteriano y controlar los recursos de las células bacterianas. Esto puede ser importante en situaciones de producción industrial y farmacéutica donde las bacterias se utilizan para producir moléculas de interés».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Lund. Original escrito por Agata Garpenlind. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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