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2022-11-09Así es como los misteriosos antibióticos de último recurso matan las bacterias

Science News |Las polimixinas convierten las membranas celulares en cristales quebradizos y quebradizos.

Para matar las bacterias resistentes a los medicamentos, los antibióticos de "último recurso" toman prestada una táctica del libro de jugadas de Medusa: la petrificación.

Nuevas imágenes microscópicas de alta resolución muestran que una clase de antibióticos llamados polimixinas cristalizan las membranas celulares de las bacterias. Los cristales en forma de panal que se forman convierten las pieles generalmente flexibles de moléculas de grasa de los microbios en láminas delgadas y quebradizas, informan los investigadores el 21 de octubre en Nature Communications. Cuando las membranas petrificadas se rompen, las bacterias mueren.

El hallazgo fue una sorpresa total, dice Sebastian Hiller, biólogo estructural de la Universidad de Basilea en Suiza.

Hiller, la biofísica Selen Manioğlu y sus colegas habían estado usando los antibióticos como control para un experimento diferente. Cuando los investigadores encendieron sus microscopios, "vimos estos gofres", dice Hiller. “Inmediatamente reconocí, wow, esto debe ser algo especial”.

Los antibióticos de polimixina como la colistina se descubrieron en la década de 1940 y ahora se usan como una poderosa defensa de última hora contra las bacterias que han desarrollado resistencia a la mayoría de los otros medicamentos. Los investigadores ya sabían que las polimixinas interfieren de alguna manera con las membranas celulares bacterianas. Pero nadie había imaginado un escenario como los “gofres” que descubrió el equipo.



Una foto microscópica de las membranas de las células bacterianas en un patrón hexagonal de "gofre". Las membranas de las células bacterianas suelen ser flexibles y suaves, pero los antibióticos de polimixina cristalizan las membranas en láminas quebradizas de "gofres" hexagonales, que se ven aquí en imágenes de microscopía de fuerza atómica. S. MANIOGLU


En el nuevo estudio, Hiller y sus colegas expusieron trozos de membrana celular de Escherichia coli a concentraciones variables de colistina. Las imágenes con microscopía de fuerza atómica revelaron que los cristales se formaron en las concentraciones mínimas requeridas para matar las bacterias. Las cepas resistentes a la colistina expuestas al fármaco no formaron cristales.

Los resultados indican que las polimixinas funcionan organizando la membrana celular en una estructura cristalina que la deja quebradiza y vulnerable. “Eso es algo que no se ha planteado ni remotamente hasta ahora”, dice Markus Weingarth, bioquímico de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos que no participó en el trabajo. “Es un estudio muy importante. Incluso diría que es un gran avance”.

Aún no está claro cómo cristalizan exactamente las polimixinas en las membranas celulares. Eso es un problema porque algunas bacterias han desarrollado resistencia a las polimixinas y se están generalizando (SN: 27/5/16 ; SN: 30/10/90). Sin más estudios como este para ayudar a revelar cómo funcionan los medicamentos, los científicos no pueden modificar los antibióticos de manera efectiva para hacerlos más efectivos, dice Weingarth.

Hiller espera que este primer vistazo a los poderes petrificantes de las polimixinas ayude a los científicos a combatir la resistencia a los antibióticos.

“Comprender estos conceptos definitivamente traerá muchas ideas y el potencial para fabricar nuevos medicamentos”, dice Hiller.


CITAS

S. Manioglu et al. La polimixina antibiótica organiza los lipopolisacáridos en estructuras cristalinas para solidificar la membrana bacteriana . Comunicaciones de la Naturaleza. Publicado en línea el 21 de octubre de 2022. doi: 10.1038/s41467-022-33838-0

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Science News

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