martes, 16 de abril de 2013

Blockade of Pathogen's Metabolism


In the search for new antibiotics, researchers are taking an unusual approach: They are developing peptides, short chains of protein building blocks that effectively inhibit a key enzyme of bacterial metabolism. Now, scientists at the Helmholtz Institute for Pharmaceutical Research Saarland (HIPS) in Saarbrücken, a branch of the Helmholtz Center for Infection Research (HZI), have published their findings and the implications for potential medical application in the scientific journal ACS Chemical Biology.
The road from gene to protein has an important stop along the way: ribonucleic acid, or RNA. This molecule is essentially a "negative copy" of DNA, the cell's hereditary material, and serves as a blueprint for the cell to make proteins, the basic building blocks of life. This "template" is assembled by the enzyme RNA polymerase, whose job it is to read off the information that is stored within the DNA molecule.
Bacterial RNA polymerase consists of several subunits. The core enzyme has to first bind a certain protein molecule called "sigma factor" which essentially allows the enzyme to begin production of the RNA molecule. The sigma factor locates the starting point of the gene to be copied -- as soon as its job is done, it once again detaches from the enzyme complex. The next time, the sigma factor and the core enzyme have to bind to each other again. If this is no longer possible, new RNA cannot be synthesized and no more proteins will be made by the cell. Cellular processes come to a complete standstill, and the bacterium dies.
Which is exactly the reason why the point of contact between the sigma factor and the core enzyme represents a potential target for new therapies against bacterial infections. Another feature makes this a particularly attractive target: "Sigma factors are unique to bacteria and are not found in mammalian cells," explains Kristina Hüsecken, Ph.D. student at the HIPS and the publication's first author. "This way, we are able to specifically target the bacteria without putting the body's own cells at risk." Which also means potential side effects are not to be expected.
The drug researchers from Saarbrücken have looked at a range of peptides, short chains of amino acids, capable of inhibiting the polymerase. Their structure corresponds to areas from the binding site of one of the enzyme parts: A perfect fit, the peptides dock either to the core enzyme or to the sigma factor, specifically at the exact location where the counterpart would normally attach to. This way, the components are prevented from combining to form a functional enzyme since the binding site is already occupied. Of the 16 total peptides the researchers examined, one in particular proved especially effective. The peptide called P07 was able to show in further tests that it actually does prevent transcription of DNA to RNA in bacterial cells by interfering with the interaction between sigma and core enzyme.
A number of current antibiotics target bacterial RNA polymerase, among them rifampicin, which was first introduced in the late 1960s. Yet these classic drugs are quickly losing their efficacy, as germs are evolving resistance to them. "Since we're looking at a new mode of action, it won't come to cross resistance, which is a much-feared issue with new antibiotics," says Dr. Jörg Haupenthal, the study's principal investigator. This could be the case with any new substance whose mode of action is similar to that of an antibiotic the bacteria have already evolved resistance to.
Whether or not P07 will be developed into a market-ready drug is something Haupenthal and his colleagues cannot predict. "Even though our research points the way to new and effective antibiotics, actually developing them into full-blown drugs for clinical use requires much additional research," says Haupenthal. As such, the researchers are working at optimizing P07 while also looking for other molecules capable of binding to the same spot on the polymerase enzyme.
Tomado de sciencedaily.com

6 comentarios:

  1. Sin duda, este es un claro ejemplo de que ya estamos en la era de la medicina molecular, si no es que genomica. Un antibiotico capaz de atacar especificamente a las bacterias sin afectar al paciente (sin efectos adversos) y que ademas busquen el que no genere resistencia seria lo mas cercano a la bala magica o panacea que se describio cuando se inventaron los antibioticos. No dejar de lado el usar los antibioticos con moderacion y no a diestra y siniestra ya que las bacterias no respetan y si algun dia (no lejano espero) se generen este tipo de antibioticos asi de especificos contra el factor sigma utilizarlos con prudencia para minimizar todavia mas el riesgo de generar resistencias y que puedan ser utilizados por decadas sin que pierdan su utilidad y efectividad.

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  2. Que interesante son los nuevos descubrimientos, nuevos antibióticos que sólo ataque a la polimerasa y más en especial solo a las de las bacterias. Suena muy interesante pero ahora falta ver si al estar en el cuerpo humano ataca otras polimerasas o también si las bacterias mutan y ya son resistentes a este tipo de antibióticos, como eso no es normal por estos rumbos. También se debe de verificar el precio de este nuevo medicamento y ver que es lo que más le es mejor al paciente no sólo su eficacia si no también a su bolsillo, todo para escoger el mejor medicamento para el paciente.

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  3. Dentro de la frenética búsqueda del antibiótico ideal, cuyas características serían que eliminara a todo microorganismo patógeno sin dañar las células humanas, que sea de fácil administración sin ser tóxico, barato y en una sola dosis, etc; veo que se están aprovechando de todos los recursos posibles. No es raro que el mecanismo de acción antibiótico tenga como objetivo el metabolismo bacteriano; sin embargo, es de hacer notar que se estén haciendo esfuerzos cada vez mayores para identificar y crear moléculas de acción específicas contra los patógenos. El éxito de este medicamento (si es que pasa las fases que impone la FDA) por supuesto que dependerá de que tanto uso y abuso reciba ya en el mercado, así como alguna vez se pensó que los carbapenémicos serían nuestra solución final.

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  4. Dado que ya hay patógenos resistentes a los carbapenems y a la vancomicina, y que antes no lo eran, seria de gran ayuda contar con nuevos antimicrobianos como P07 y otros mas que tengan nuevas dianas de acción y objetivos, ya que en México gracias a la ignorancia de muchos médicos, los actuales antibióticos son ya, en la mayoría de los casos, inutiles. Yo creo que lo mejor seria educar mas a los médicos en el uso de antimicrobianos,para tener buenos resultados a largo plazo, pero también necesitamos nuevos antibióticos a corto plazo.

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  5. Edgar Hernández.19 de abril de 2013, 0:57

    que importante y asombroso es el avance tecnológico en medicina tal es el caso de estos nuevos fármacos que atacan directamente al microorganismo afectando en su metabolismo, es decir es especifico y por tanto esto nos traería menores efectos adversos al ser humano sin embargo no hay que perder de vista el hecho de que todo antibiótico se tiene que preescribir solo cuando este indicado ya que esto nos genera resistencia situación que vivimos actualmente , seria conveniente ver si a la larga este tipo de fármacos pudiesen desarrollar alguna clase de resistencia.

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  6. Medicina molecular hacia arriba
    Los avances genéticos actuales son innumerables y todos encaminados a tener más noción de como se pude modificar el genoma o bien los mecanismos que regulan la ``vida´´, es espectacularmente novedoso el tratar de inhibir una proteina iniciadora de la transcripcion del DNA bacteriano, el costo del medicamento probablemente apagaría esa gran novedad en México, me surge una pregunta, el humano al querer violar la propia integridad de otra especie (DNA bacteriano) juega con sigo mismo a crear sepas cada vez más resistentes, porque la historia ha mostrado que la adaptación es mejor que cualquier antibiotico...

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