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Bacterias rebeldes: cómo anidan los estafilococos en el organismo

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Patógeno generalizado: cómo los estafilococos se adhieren al cuerpo

Investigadores alemanes han descifrado el mecanismo físico por el cual un patógeno común se une a su molécula objetivo en el cuerpo humano. Los nuevos hallazgos son cruciales para el control de tales bacterias.

Leyes de la física

Las bacterias han desarrollado estrategias sofisticadas para establecer y multiplicarse en sus huéspedes. El papel que juegan las leyes de la física también se muestra en un estudio que ahora se ha publicado en la revista científica Science. Utilizando el ejemplo de los estafilococos, el equipo de investigación investigó la extraordinaria persistencia mecánica de las bacterias que utilizan proteínas para unirse a las moléculas objetivo de su huésped. Los científicos han logrado descifrar el mecanismo físico por el cual el patógeno se une a su molécula objetivo. Además, representan el proceso en un nivel de detalle sin precedentes.

Los estafilococos son la causa de muchas enfermedades infecciosas.

“Los estafilococos son la causa de muchas enfermedades infecciosas en humanos y animales. Pueden conducir a intoxicaciones transmitidas por alimentos y enfermedades infecciosas ”, explica el Instituto Federal de Evaluación de Riesgos (BfR) en su sitio web.

"A menudo causan infecciones purulentas de heridas y otras infecciones purulentas en humanos". Por ejemplo, las bacterias a menudo son responsables de la inflamación en la nariz.

Los estafilococos también pueden conducir al llamado síndrome de shock tóxico.

Los expertos en salud están particularmente preocupados por las cepas resistentes a múltiples fármacos, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), que a menudo son resistentes a los antibióticos.

Insights que antes no eran posibles

Como parte del estudio actual, Lukas Milles y el profesor Hermann Gaub de la Facultad de Física de la Universidad Ludwig Maximilians (LMU) de Múnich, en colaboración con investigadores de la Universidad de Illinois (EE. UU.), Tienen las fuerzas físicas entre una proteína de adhesión de un patógeno y su molécula objetivo humana. medido en una sola molécula in vitro utilizando microscopía de fuerza atómica.

Además, han calculado la interacción de todos los átomos involucrados en una supercomputadora particularmente poderosa, según un mensaje.

"Este cambio de paradigma abre ideas que antes no eran posibles", dice Gaub. Por ejemplo, se realizaron simulaciones paralelas de dinámica molecular en la supercomputadora Blue Waters en Illinois, una de las computadoras más poderosas del mundo con 900,000 procesadores, para decodificar la interacción compleja.

Los investigadores quedaron sorprendidos por la fuerza con la que el patógeno se une a su molécula objetivo: “La fuerza de enlace mecánico de un solo complejo receptor-ligando alcanzó una fuerza de más de dos nanonewtons. Esta es una estabilidad extraordinaria comparable a la fuerza de los enlaces covalentes entre átomos, las fuerzas moleculares más fuertes con las que estamos familiarizados ”, explica Gaub.

Las bacterias utilizan un mecanismo inusual.

El estudio muestra que la proteína adhesiva de la bacteria, gracias a su geometría, incrusta la molécula objetivo en una red de enlaces de hidrógeno que está dominada por el esqueleto del péptido en lugar de sus cadenas laterales.

Bajo la fuerza de innumerables interacciones locales pequeñas, estos enlaces se endurecen en una geometría de cizalla cooperativa, como se llama el principio físico subyacente.

"Esta geometría puede soportar fuerzas extremas porque todos los enlaces tendrían que romperse en paralelo para separar el objetivo", dice Milles.

Una analogía simplificada es dos tiras de velcro que son difíciles de separar cuando se tira de los extremos opuestos.

"La bacteria utiliza un mecanismo inusual, pero es muy sofisticado y le da ventajas decisivas", dice Gaub.

Debido a que el mecanismo se centra en el esqueleto peptídico, que es similar para cada proteína, se puede lograr una alta estabilidad para una amplia gama de péptidos diana.

Como resultado, la fuerza física extrema del sistema es en gran medida independiente de la secuencia y las propiedades bioquímicas del objetivo.

Bases para el desarrollo de nuevas terapias.

"Las bacterias patógenas se adhieren a las moléculas objetivo de sus huéspedes con una persistencia mecánica excepcional", explica Gaub.

"Comprender los mecanismos físicos que subyacen a esta obstinada adhesión a nivel molecular es fundamental para combatir a estos intrusos", dijo el experto.

Así, el estudio sentó las bases para el desarrollo de nuevas terapias para las infecciones con estafilococos. (anuncio)

Autor y fuente de información


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