Una nueva vía de investigación podría permitirnos luchar contra las resistencias antibacterianas sin crear nuevos antibióticos

Un estudio científico, con participación de la UPF, revela una posible nueva vía de investigación para hacer frente a bacterias resistentes a los antibióticos, limitando su acceso al magnesio (Mg²⁺). Los resultados abren múltiples posibilidades contra las resistencias antimicrobianas, una de las mayores amenazas para la salud global, sin necesidad de crear nuevos antibióticos. El estudio ha sido liderado por la Universidad de California San Diego y ha contado con la participación de Jordi Garcia-Ojalvo, catedrático del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra.

Los ribosomas son un componente de las células, incluidas las bacterianas, indispensables para su supervivencia. Algunos de los antibióticos que utilizamos para tratar infecciones bacterianas atacan específicamente a los ribosomas, e impiden su función como sintetizadores de proteínas. Una cepa mutante (L22) de la bacteria Bacillus subtilis, con alteraciones en una sección específica de sus ribosomas, es resistente a antibióticos como la eritromicina. Sin embargo, esta mutación natural no se ha propagado a toda la especie, sin saber el porqué. El grupo de investigadores, liderados por el Dr. Gürol M. Süel, de la Universidad de California San Diego, ha descubierto que esta mutación también implica un coste fisiológico, lo que pone en desventaja a esta cepa respecto a otras cepas que no presentan esta mutación, cuando las bacterias no disponen de suficiente Mg²⁺ en el ambiente. Aquí podría residir una de las claves para evitar la propagación de bacterias resistentes a antibióticos basada, no en la creación de nuevos antibióticos, sino en el control de Mg²⁺ disponible.

El coste fisiológico que padecen las bacterias L22* se debe a que los ribosomas mutados acumulan más Mg²⁺ que los de las bacterias no mutadas. La ATP, la molécula que sirve como energía para la célula, también necesita de Mg²⁺ para cumplir su función. Por tanto, si la mayor parte del Mg²⁺ intracelular se encuentra en los ribosomas, la ATP no podrá disponer de ellos y esto afectará negativamente a la supervivencia de la bacteria. Así, aunque la resistencia a los antibióticos parezca una ventaja para estas bacterias, en realidad supone un inconveniente si no tienen más Mg²⁺ en el ambiente para suplir esa carencia. Así lo han confirmado los investigadores mediante modelos computacionales que preveían la dinámica del Mg²⁺ intracelular y los niveles de ATP activo.

La investigación sobre ribosomas de las últimas décadas se ha enfocado principalmente hacia la estructura de los ribosomas. Sin embargo, se sabe mucho menos sobre sus interacciones con iones inorgánicos como el Mg²⁺. El nuevo conocimiento que aporta este estudio señala la importancia de investigar cómo interactúan estos iones con los ribosomas y otros componentes celulares, así como el coste-beneficio fisiológico en bacterias con mutaciones ribosomales, para encontrar nuevas vías para combatir la crisis de los antibióticos.

Referencia: Chae Moon E, Modi T, D Lee D-Y, Yangaliev D, Garcia-Ojalvo J, Ozkan SB, Gürol MS. Physiological cost of antibiotic resistance: Insights from a ribosome variant in bacteria. https://www.nature.com/articles/d41586-024-03033-w

Imagen: Una estructura modelo de un ribosoma con indicadores de flexibilidad codificados por colores. El rojo destaca las regiones del ribosoma que se vuelven más flexibles, mientras que el azul representa zonas más rígidas