A Lego-como la aproximación para aumentar la propia capacidad de la naturaleza de atacar bacterias

Los centros para el control y prevención de enfermedades consideran la resistencia antibiótico una de las amenazas más urgentes de la salud pública, una que afecte a comunidades por todo el mundo. Las ramificaciones de la capacidad de las bacterias de llegar a ser resistentes a los antibióticos se pueden considerar en hospitales, lugares públicos, nuestro suministro de alimentos, y nuestra agua.

En su búsqueda para las soluciones, los investigadores en el Rensselaer Polytechnic Institute han estado observando a la naturaleza. En un papel publicado recientemente en Biomacromolecules, las personas demostraron cómo podrían perfeccionar sobre la capacidad de la colección exquisitamente selectiva de la naturaleza de enzimas antimicrobianas de atacar bacterias de una manera que es mucho menos probable causar resistencia bacteriana.

“La idea es que podríamos tomar la aproximación de la naturaleza y apenas hacerla mejor,” dijo Jonatán Dordick, profesor presidido de la ingeniería química y biológica y pieza del centro para la biotecnología y los estudios interdisciplinarios (CBIS), que llevaron esta investigación en Rensselaer con el investigador postdoctoral Domyoung Kim y el científico mayor Seok-Joon Kwon de la investigación.

Para que las bacterias crezcan y vivan, producen naturalmente las enzimas del autolysin que pueden analizar sus propias membranas celulares, permitiendo que esas células dividan y se multipliquen.

En atacar uno otro, las bacterias se aprovechan de un proceso similar, usando una proteína antibacteriana conocida como bacteriocina para matar a una bacteria. Las bacterias pueden también ser atacadas por los bacteriófagos, que son los virus que infectan bacterias. Producen las enzimas bacteriófagas del endolysin, que atacan la célula bacteriana del interior. Los tres tipos de enzimas se conocen ampliamente como enzimas líticas de la célula, pues catalizan la avería de la pared celular bacteriana.

Es muy difícil que las bacterias lleguen a ser resistente a la acción de estas enzimas. Por ejemplo, si llegaron a ser resistentes a un autolysin, no dividirían.”

Jonatán Dordick, investigador del guía, Rensselaer Polytechnic Institute

Como bloques huecos, la mayoría de las enzimas líticas de la célula son modulares. Se componen de un dominio obligatorio que sujete a la pared celular, y de un dominio catalítico que rompa los orificios en la pared celular -- efectivo destrucción de las bacterias apuntadas.

Estas enzimas son muy específicas, Dordick dijo, apuntando una o solamente alguna bacterias. En este papel, los investigadores establecidos para ver si podrían perfeccionar la naturaleza de las combinaciones han creado.

“La idea era: ¿Podríamos utilizar a Lego-como la aproximación aquí? Podríamos tomar un dominio obligatorio a partir de una enzima y podemos nosotros la mezclamos con un dominio obligatorio o el dominio catalítico de otro?” Dordick dijo.

Más concretamente, las personas tomaron el streptavidin de la proteína, que actúa como patrón efectivo al cual los investigadores podrían sujetar un dominio obligatorio a partir de un organismo y un dominio catalítico de otro. La aproximación de la modularidad permite que hagan nuevas combinaciones rápidamente para determinar cuál mejor del trabajo.

Encontraron eso en el alcance del estafilococo áureo -- conocido común como staph -- sus combinaciones eran muy efectivas, a veces incluso mejor que qué ocurre en naturaleza.

“Genético expresamos los dominios obligatorios o los dominios catalíticos de varios diversos organismos,” Dordick dijo. “Determinamos alguno que trabajó mejor que qué naturaleza ofreció. De modo que abra totalmente una nueva manera de desarrollar sistemas antimicrobianos de la enzima.”

“Esta investigación tiene el potencial de perfeccionar salud humana,” dijo a Deepak Vashishth, director de CBIS, un centro de investigación que trae la facultad de disciplinas múltiples junto resolver retos complejos. “Es emblemático de las soluciones innovadoras que son necesarias avance asistencia médica.”

Estas conclusión ponen la base para la investigación adicional y para perfeccionar la creación de las personas de las pinturas o de las capas que se podrían aplicar a las superficies para buscar y matar apuntó bacterias; para controlar y rediseñar diversos microbiomes encontró en naturaleza; y potencialmente ser utilizado clínico, por ejemplo, para controlar la piel e infecciones intestinales.

Este trabajo fue hecho en colaboración con un grupo llevado por Jungbae Kim, profesor de la ingeniería química y biológica de la universidad de Corea. Fue soportado por una concesión del programa global del laboratorio de investigación a través del asiento de investigación nacional de Corea.