Desentrañan las bases moleculares de un importante mecanismo de transferencia de resistencia a antibióticos

Las bacterias han desarrollado resistencia a la mayoría de los compuestos farmacológicos que usamos hoy en día

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El Médico Interactivo | 23 - marzo - 2018 11:15 am
 

Una de las mayores amenazas actuales para la salud mundial es el aumento de las bacterias resistentes a múltiples fármacos, causado por la propagación de la resistencia a los antibióticos entre ellas. En un intento de ayudar a combatir esta amenaza, investigadores del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) han desentrañado la base molecular de un importante mecanismo de transferencia de resistencia a los antibióticos.

Estos investigadores, cuyo trabajo se detalla en un artículo publicado en la revista ‘Cell’, también desarrollaron moléculas y una prueba de principio para bloquear esta transferencia.

Ejemplos de bacterias resistentes a múltiples medicamentos incluyen organismos que son parte de nuestro microbioma normal y, por lo tanto, difíciles de erradicar, como ‘Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), enterococo resistente a vancomicina (VRE) y ‘Enterobacteriaceae’ productoras de beta-lactamasa de espectro extendido (ESBL).

Uno de los principales impulsores de la propagación de la resistencia entre las bacterias son los transposones, también llamados ADN saltarines: elementos genéticos que pueden cambiar sus ubicaciones en el genoma de forma autónoma. Cuando se transfieren entre bacterias, los transposones pueden transportar genes de resistencia a antibióticos dentro de ellos.

La investigación del grupo Barabas en EMBL, en Heidelberg, Alemania, se centra en los transposones y su estructura molecular. El equipo ahora proporciona la primera estructura cristalina de una máquina de ADN-proteína que inserta los transposones, incluida la resistencia que llevan, en las bacterias receptoras.

El equipo de investigación descubrió que el caballo de batalla de la máquina de inserción de transposones, la proteína transposasa, tiene una forma inusual, lo que le permite unirse al ADN en un estado inactivo, evitando la división y, por tanto, la destrucción del transposón hasta que puede pegar el gen de resistencia a los antibióticos en el nuevo genoma del huésped. La forma especial de la proteína también obliga al ADN del transposón a desenrollarse y abrirse, lo que posibilita que inserte su carga de resistencia a los antibióticos en muchos lugares en una gama extremadamente diversa de bacterias.

“Si piensas en cuerdas o cables, generalmente se agrupan y se enrollan para hacerlos más fuertes. Si quieres rasgar o cortar uno, es mucho más fácil si lo desenrollas y aflojas primero”, explica la líder del grupo EMBL, Orsolya Barabas, quien dirigió el trabajo. “Es lo mismo para el ADN, y el mecanismo de transferencia de transposones se aprovecha de esto”, afirma. La proteína transposasa desenrolla y separa las cadenas de ADN del transposón primero, lo que hace que sea más fácil cortarlas y pegarlas en el nuevo sitio en el genoma receptor.

Estrategias para limitar la propagación de la resistencia

Basándose en la estructura cristalina, Barabas y sus colegas también desarrollaron moléculas y proporcionaron una prueba de principio para bloquear el movimiento de los transposones. “A largo plazo, esto podría ayudar a controlar la propagación de genes de resistencia a los antibióticos”, dice esta experta.

Ofrecen dos estrategias para bloquear la transferencia, que podrían, por ejemplo, evitar la transferencia de resistencia en las personas diagnosticadas como portadoras de bacterias resistentes a los antibióticos. El primero evita que la proteína transposasa pase a su conformación activada al bloquear su arquitectura con un péptido de nuevo diseño, una cadena corta de aminoácidos.

El segundo método es un imitador de ADN que se une al sitio abierto dentro del transposón, bloqueando así el reemplazo de cadena de ADN que se necesita para la transferencia de resistencia. Barabas señala: “Como creemos que estas características están ampliamente presentes en estos elementos de ADN saltadores, pero no en los sistemas celulares relacionados, pueden ser bastante específicos de los transposones. De esta manera, podemos apuntar solo a las bacterias que queremos, y no a las muchas buenas bacterias presentes en nuestros cuerpos y el medio ambiente”.

Todavía hay un largo camino por recorrer entre mostrar la estructura molecular de las maquinarias de transferencia de resistencia in vitro y las aplicaciones futuras. Por ello, Barabas y sus colegas ahora se centrarán en comprender mejor los mecanismos de transferencia en la vida real, y en probar y desarrollar aún más las estrategias para limitar la transferencia. Están colaborando internacionalmente con grupos de investigación para estudiar esto en el laboratorio y en la clínica.