Nuevas estrategias antimicrobianas basadas en la cooperación metabólica entre especies

Una importante estrategia de supervivencia de las bacterias es la liberación de sustancias tóxicas, que pueden atacar y matar células y otras bacterias. Una de estas sustancias son los D-aminoácidos, que son secretados al medio ambiente en altas concentraciones por bacterias muy diversas. Los D-aminoácidos interfieren con el crecimiento de los competidores vecinos, mejorando así las posibilidades de que las especies productoras colonicen un nicho específico.

El grupo de investigación de Felipe Cava en el Laboratorio de Medicina Molecular de Infecciones de Suecia (MIMS)  estudió los efectos biológicos causados ​​por distintos D-aminoácidos liberados por el agente causante del cólera, Vibrio cholerae. El estudio se realizó en colaboración con Miguel A de Pedro, ex profesor visitante de la Universidad de Umeå e investigador del Centro de Biología Molecular ‘Severo Ochoa’, CSIC en Madrid, España.

Los científicos descubrieron que la D-arginina es un inhibidor del crecimiento muy potente y muy amplio de muchas especies bacterianas diversas, incluidas las patógenas como las Burkholderias, bien conocidas por su implicación en las infecciones pulmonares y su amplia resistencia a los antibióticos.

“Descubrimos que la D-arginina es un factor ambiental clave que controla tanto la aptitud como la supervivencia de las subpoblaciones bacterianas y, por lo tanto, puede modular la biodiversidad existente dentro de un nicho ecológico”, explica Laura Alvarez, investigadora postdoctoral que realizó el estudio.

Álvarez y sus colegas también encontraron que, aunque todos los miembros de la familia Vibrionaceae eran resistentes a la D-arginina, no todos producían este efector. Este comportamiento sugiere que algunos vibrios pueden haber evolucionado para ayudar a los miembros de la familia en una cooperación altruista para facilitar la prevalencia de todo el vibrio en un ambiente particular.

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“Los vibriones normalmente coexisten en el entorno natural. Creemos que este tipo de cooperación altruista basada en la D-arginina proporciona una base molecular del tipo de relaciones sociales que estas bacterias pueden construir en sus hábitats (por ejemplo, marinos) para luchar contra las bacterias competidoras”, dice Felipe Cava, director del estudio.

La D-arginina es un D-aminoácido no canónico, lo que significa que no es uno de los D-aminoácidos que se encuentran a menudo en la pared celular bacteriana (es decir, D-alanina, ácido D-glutámico). Otros D-aminoácidos no canónicos como la D-metionina se dirigen exclusivamente a la pared celular bacteriana. Sin embargo, Cava y sus colegas revelan que la D-arginina tiene como objetivo principal el metabolismo del fosfato dado que la resistencia contra la D-Arginina puede desarrollarse acumulando mutaciones en la maquinaria de absorción de fosfato inorgánico.

“Nuestro estudio es el primero en mostrar que diferentes D-aminoácidos no canónicos se dirigen a diferentes procesos celulares. De hecho, este aspecto es extremadamente importante, ya que podría impulsar nuevas terapias antimicrobianas combinadas basadas en D-aminoácidos para combatir las bacterias multirresistentes a los antibióticos”, explica Felipe Cava.

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