Investigadores del Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF-CSIC) y de la Universidad de Notre Dame (EEUU) han identificado una proteína clave que permite a 'Pseudomonas aeruginosa', una de las quince bacterias más peligrosas para la salud humana, reforzar su envoltura para resistir a los antibióticos, un hallazgo que abre la puerta a nuevas estrategias para debilitarla.
El descubrimiento, publicado en el 'Journal of the American Chemical Society', muestra que impedir la formación de este 'remache' debilita a la bacteria y podría ayudar a revertir su resistencia a los tratamientos antibióticos actuales.
'Pseudomonas aeruginosa' es un patógeno frecuente en infecciones hospitalarias y pertenece al grupo de las bacterias conocidas como 'Gram negativas', caracterizadas por tener una capa externa adicional de protección, una doble muralla, que dificulta la acción de los antibióticos. Esta membrana externa actúa como barrera frente a numerosos fármacos, entre ellos la penicilina.
En este trabajo los investigadores muestran con detalle, por primera vez, el mecanismo responsable del anclaje de esa membrana externa a la pared celular de la bacteria. Para ello han estudiado la estructura de los componentes fundamentales y han propuesto un modelo detallado de cómo se produce esta unión de la membrana externa con la pared celular.
Además, han conseguido reproducir este mecanismo 'in vitro', lo que ha permitido identificar un punto crítico de vulnerabilidad en la envoltura de la bacteria. La identificación de este talón de Aquiles permitiría debilitar esa doble envoltura volviéndola sensible a distintos antibióticos.
En concreto, el estudio demuestra cómo la enzima PA2854 hace posible la unión entre la pared celular y la lipoproteína OprI situada en la membrana externa. Ese anclaje de la membrana a la pared celular dota a la bacteria 'P. aeruginosa' de una especie de armadura impenetrable a cualquier agresión externa, incluidos los antibióticos. Este hallazgo ha sido posible gracias a la "visualización" de estas estructuras mediante cristalografía de rayos X, que ha permitido describir este proceso de unión con gran detalle.
Barrera frente a los antibióticos
Hasta ahora se sabía que la membrana externa de estas bacterias estaba unida a su pared celular, pero no se conocía con detalle cómo se producía exactamente. La fortaleza de este estudio es precisamente identificar a la proteína responsable (PA2854), describir el mecanismo de unión entre las pared y la membrana de la bacteria paso a paso y mostrar que esto es fundamental para la robustez de su envoltura, porque refuerza su capacidad de actuar como barrera frente a los antibióticos.
Además, abre la puerta a diseñar nuevas estrategias para combatir a esta y otras bacterias 'Gram negativas': "Dado que este enlace es esencial para mantener la estabilidad de la bacteria, su alteración podría debilitar la membrana externa y aumentar su sensibilidad a distintos antibióticos. En este sentido, nuestros resultados abren la puerta al desarrollo de nuevas estrategias antimicrobianas que se dirijan precisamente a interferir en este proceso y hagan la membrana más permeable a los fármacos", detalla Juan Hermoso, que ha coliderado la investigación.
Otro aspecto destacado de este trabajo, llevado a cabo por el grupo de Juan Hermoso, del Instituto de Química Física Blas Cabrera del CSIC, ha sido la utilización de cristalografía de rayos X en el sincrotrón ALBA de Barcelona y en el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón, en Grenoble, Francia. Gracias a esta técnica, que emplea haces de rayos X de alta intensidad para obtener imágenes tridimensionales de las proteínas con gran precisión, el grupo de Hermoso ha podido ver cómo encajan exactamente las piezas de este 'remache' molecular, identificando el punto donde se produce la unión, que podría convertirse en una nueva diana terapéutica.
La bacteria 'Pseudomonas aeruginosa', presente en el suelo, el agua y ambientes húmedos, es una causa frecuente de infecciones hospitalarias. Puede provocar desde patologías leves, como otitis, hasta otras graves como infecciones pulmonares o neumonía. La Organización Mundial de la Salud la incluye entre las 15 bacterias resistentes a los antibióticos más peligrosas para la salud humana.
La creciente resistencia a los antibióticos se asocia ya a millones de muertes anuales en todo el mundo, dificulta el tratamiento de las infecciones y se considera una de las mayores amenazas para la salud global. Puesto que el mecanismo descrito en este trabajo se conserva en otros patógenos 'Gram negativos', la investigación coliderada por el IQF-CSIC y la Universidad de Notre Dame permite avanzar hacia nuevas estrategias para debilitar a estas bacterias multirresistentes, conocidas como superbacterias, y mejorar así la eficacia de los antibióticos.
