Hallan toxinas bacterianas que eliminan bacterias y hongos sin afectar a otros organismos

Investigadores hallan un nuevo grupo de toxinas bacterianas capaces de eliminar bacterias y hongos dañinos sin afectar a otros organismos.

Estos antimicrobianos, presentes en más de 100.000 genomas microbianos, ofrecen nuevas oportunidades para tratar las infecciones rebeldes.

Un equipo de investigadores ha descubierto un nuevo grupo de toxinas bacterianas capaces de matar bacterias y hongos nocivos, lo que abre la puerta a posibles nuevos tratamientos contra las infecciones.

El estudio ha revelado cómo algunas bacterias utilizan estas toxinas para competir con otros microbios, y los hallazgos podrían conducir a nuevas formas de combatir las infecciones, especialmente a medida que la resistencia a los antibióticos se convierte en una preocupación creciente.

Como afirma el doctor Tedros Adhanom Ghebreyesus, director general de la OMS, «la resistencia a los antimicrobianos erosiona la medicina moderna y pone millones de vidas en peligro».

Y una proyección publicada recientemente en The Lancet estima que la resistencia a los antibióticos podría matar a nivel global, en los próximos veinticinco años, a más de 39 millones de personas de forma directa y a 169 millones de manera indirecta, debido a complicaciones con otras enfermedades.

«Como consecuencia del uso incorrecto, los antibióticos están perdiendo eficacia a un ritmo que era impensable hace tan solo cinco años.

Si seguimos consumiendo antibióticos al ritmo actual, Europa podría sufrir un retroceso a la era anterior a los antibióticos, cuando una infección bacteriana corriente, como una neumonía, podía suponer una sentencia de muerte», podemos leer en el Plan Nacional Resistencia a los Antibióticos.

Las bacterias multirresistentes causan 33.000 muertes al año en Europa y generan un gasto sanitario adicional de 1.500 millones de euros anuales.

La búsqueda de nuevos antibióticos que combatan a las superbacterias, algunas de ellas inmunes a casi todo el arsenal terapéutico, se ha convertido en uno de los objetivos de la medicina moderna.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por los investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem Asaf Levy, del Instituto de Ciencias Ambientales, Neta Schlezinger, de la Facultad Koret de Medicina Veterinaria, y Netanel Tzarum del Instituto de Ciencias de la Vida, ha sacado a la luz un nuevo arsenal de toxinas bacterianas con potencial para combatir enfermedades infecciosas humanas y vegetales.

Las toxinas, codificadas en los genomas de ciertas bacterias, presentan interesantes propiedades antibacterianas y antifúngicas, lo que ofrece nuevas y excitantes posibilidades para aplicaciones clínicas y biotecnológicas.

La competencia microbiana es un fenómeno natural y las bacterias han desarrollado métodos sofisticados, incluidas toxinas, para eliminar a sus competidores.

Los ejemplos más famosos de compuestos naturales utilizados en la competición en la naturaleza son los antibióticos producidos por bacterias y hongos.

En este estudio, el equipo del doctor Levy desarrolló un innovador enfoque computacional para identificar dominios de proteínas venenosas, de entre 100 y 150 aminoácidos de longitud, no descubiertos previamente en más de 105.000 genomas microbianos.

Estas toxinas proteicas, denominadas toxinas polimórficas, desempeñan un papel crucial en la guerra microbiana, ya que atacan y matan a microorganismos competidores en distintos ecosistemas.

El equipo de investigación validó con éxito nueve toxinas recién descubiertas; cada una representa una gran familia evolutiva capaz de causar la muerte celular tanto en la bacteria Escherichia coli y la levadura Saccharomyces cerevisiae cuando se expresan en estos organismos usados como modelos en los laboratorios de investigación.

Los científicos también identificaron cinco genes de antitoxina, también conocidos como genes de inmunidad, que protegen a las bacterias productoras de las toxinas de la autodestrucción.

No hay que olvidar que un sistema toxina-antitoxina es un conjunto de dos o más genes unidos, que codifican para una proteína veneno y su antídoto correspondiente.

Es interesante señalar que las toxinas presentan una potente actividad antifúngica contra una serie de hongos patógenos, mientras que no afectan a determinadas especies de invertebrados ni a los macrófagos ,un tipo de glóbulos blancos.

Los resultados experimentales del estudio sugieren que estas toxinas actúan principalmente como enzimas eficaces dirigidas contra procesos celulares esenciales, como la membrana celular, el ADN o la división celular.

El análisis estructural de dos complejos proteínicos toxina-antitoxina confirmó además que algunas de estas toxinas poseen actividad DNasa, que puede degradar el ADN de las células diana.

Curiosamente, la estructura muestra que el veneno bacteriano está cargada positivamente en su sitio de unión al ADN, para unirse al ADN cargado negativamente, mientras que la proteína antitoxina está cargada negativamente para impedir que la toxina se una al ADN diana.

«Nuestros hallazgos amplían nuestra comprensión de cómo las bacterias utilizan las toxinas en competencia con otros microbios, y proporcionan interesantes vías para futuras investigaciones sobre agentes antimicrobianos críticamente necesarios contra patógenos bacterianos y fúngicos humanos y vegetales, explica el doctor Levy.

Y añade:

La posibilidad de que estas toxinas sirvan de base para nuevos tratamientos clínicos o innovaciones biotecnológicas es especialmente emocionante».

Esta investigación no solo mejora el conocimiento de las toxinas microbianas, sino que también arroja luz sobre su posible uso terapéutico.

El descubrimiento del equipo podría allanar el camino a nuevas estrategias antimicrobianas, sobre todo ahora que el mundo se enfrenta al aumento de agentes patógenos resistentes a los antibióticos.

El estudio tiene amplias implicaciones tanto para la comprensión de las interacciones microbianas en distintos entornos como para el desarrollo de antimicrobianos de nueva generación.

Al revelar los mecanismos a través de los cuales actúan estas toxinas, la investigación ofrece esperanzas de nuevos tratamientos en la actual lucha contra las infecciones bacterianas y fúngicas.

Fuente: Nature microbiology