Los biólogos moleculares desarrollan la tubería para crear y para revisar los nuevos péptidos lantibiotic

La naturaleza ha proveído de nosotros los lotes de antimicrobianos. Sin embargo, dado el aumento rápido de la resistencia antimicrobiana, hay una necesidad del revelado de los antibióticos de la nuevo-a-naturaleza. Lantibiotics es una opción interesante. Los biólogos moleculares de la universidad de Groninga y de sus colegas en Suiza y Alemania ahora han desarrollado una tubería para crear y para revisar un gran número de nuevos péptidos lantibiotic. Una descripción del método y los primeros resultados fueron publicados el 1 de abril en la biología de la substancia química de la naturaleza del gorrón.

Se modifican los péptidos de Lantibiotic después de que sean producidos por los ribosomas. Las enzimas pueden conectar diversos aminoácidos dentro de la cadena del péptido para formar los anillos. Un lantibiotic bien conocido es la nisina, un péptido con cinco anillos que se utilice como preservativo en la industria alimentaria. “Hay diversas series de aminoácido que componen los anillos,” explica la universidad del profesor de Groninga de la biología molecular Óscar Kuipers. “Sabemos que una selección 12 del lantibiotics natural todos tiene diversas combinaciones.”

Genes sintetizados

Kuipers y sus colegas del ETH Zürich (Suiza) y universidad de Regensburg (Alemania) idearon un sistema para crear un gran número nuevo lantibiotics: “Sintetizamos los cabos de la DNA que cifraban para los diversos anillos y combinamos estos módulos genéticos para formar los genes lantibiotic que cifraban para las combinaciones al azar de cinco anillos.” La biblioteca de gen que crearon contuvo alrededor 14.000 genes sintetizados.

El paso siguiente era revisar los productos del gen para el potencial antimicrobiano. Para hacer esto, modificaron una técnica desarrollada para la investigación de la enzima, sobre la base de molduras del micro-alginato. Dentro de estas molduras - cada uno alrededor 70 micrómetros en diámetro - las bacterias pueden crecer. Los genes de la biblioteca fueron puestos en una deformación del productor, conteniendo un marcador fluorescente rojo. “Diluimos estas bacterias de modo que termináramos hacia arriba con una o pusiéramos a cero las células por moldura. También agregamos una deformación del objetivo que se podría matar por el lantibiotics; esas células fueron utilizadas en una concentración más alta de alrededor 50 por moldura.” Las células de objetivo llevaron un marcador fluorescente verde y produjeron una peptidasa que activó el lantibiotics del precursor secretado por las células del productor.

Blindaje

Cuando las molduras fueron incubadas, la deformación del productor formó a una única colonia dentro, secretando lantibiotics. Estos péptidos no podían salir de las molduras. El número de colonias verdes que crecían dentro de cada moldura fue correlacionado negativo con el efecto antimicrobiano de los lanthipeptides activados. Usando un compaginador fluorescencia-ayudado de la célula diseñado para las partículas, era posible revisar 50.000 molduras por hora y seleccionar molduras con los niveles bajos de la fluorescencia verde.

Pero esta investigación era de ninguna manera el extremo del trabajo que necesitó ser hecho. El paso siguiente era aislar a colonias del productor de las molduras seleccionadas que mostraron un efecto antimicrobiano fuerte. Esto era directo; sin embargo, la caracterización exacta del producto formado resultó ser difícil debido a los niveles inferiores de la producción dentro de la moldura. “Primero tuvimos que crecerlos en mayores cantidades antes de que podríamos analizar el lantibiotic producida.” Otra complicación era que las enzimas que producían los anillos no trabajaron con exactitud perfecta. “Incluso en una colonia, en donde todas las células tienen la misma DNA, hasta cinco o seis diversos lanthipeptides se podrían producir.”

Diseño racional

En el extremo, una serie de lanthipeptides con un efecto antimicrobiano fuerte fue aislada y caracterizada. “Encontramos los péptidos con diversas actividades antibióticos, aunque varios péptidos parecieran un poco nisina o epidermin. Resultó que incluso habíamos reconstruido nisina en nuestra biblioteca de gen.” El experimento ofreció mucha información sobre el lazo de la estructura-función de los diversos anillos en los péptidos lantibiotic. Esto se puede ahora utilizar para que una aproximación racional del diseño cree los nuevos antibióticos.

Una segunda conclusión del estudio es que la tubería - de producir una biblioteca de gen al blindaje y a la caracterización - los trabajos muy eficientemente. El paso siguiente es utilizar un patógeno real como deformación del reportero, en vez de las células de Lactococcus usadas en el primer cartucho. “Y ahora estamos trabajando para crear los péptidos con apenas un anillo. Los péptidos del cinco-anillo que produjimos en este estudio son demasiado grandes para el uso farmacéutico. Muchos antibióticos se asemejan a una estructura del uno-anillo, similar a la de la vancomicina.” Estos antibióticos son hechos por la articulación enzimática específica de aminoácidos, mientras que el lantibiotics es producido de genes por los ribosomas. “Esto significa que podemos utilizar técnicas rápidas de la biología molecular para crear y para revisar bibliotecas grandes.”