Un estudi científic amb participació de la UPF revela una possible nova via de recerca per fer front a bacteris resistents als antibiòtics tot limitant el seu accés al magnesi (Mg²⁺). Els resultats obren múltiples possibilitats contra les resistències antimicrobianes, una de les majors amenaces per a la salut global, sense necessitat de crear nous antibiòtics. L'estudi ha estat liderat per la Universitat de Califòrnia San Diego i ha comptat amb la participació de Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic del Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la Universitat Pompeu Fabra.

Els ribosomes són un component de les cèl·lules, incloses les bacterianes, indispensables per a la seva supervivència. Alguns dels antibiòtics que fem servir per tractar infeccions bacterianes ataquen específicament els ribosomes, i els impedeixen la seva funció com a sintetitzadors de proteïnes. Una soca mutant (L22) del bacteri Bacillus subtilis, amb alteracions en una secció específica dels seus ribosomes, és resistent a antibiòtics com l’eritromicina. Tot i això, aquesta mutació natural no s’ha propagat a tota l’espècie, sense estar clar el perquè. El grup d’investigadors liderats pel Dr. Gürol M. Süel, de la Universitat de Califòrnia San Diego, ha descobert que aquesta mutació també implica un cost fisiològic, fet que posa en desavantatge a aquesta soca respecte a altres soques que no presenten aquesta mutació, quan els bacteris no disposen de suficient Mg²⁺ en l’ambient. Aquí podria residir una de les claus per evitar la propagació de bacteris resistents a antibiòtics basada, no en la creació de nous antibiòtics, sinó en el control del Mg²⁺ disponible.

El cost fisiològic que pateixen els bacteris L22* es deu al fet que els ribosomes mutats acumulen més Mg²⁺ que els dels bacteris no mutats. L'ATP, la molècula que serveix com a energia per a la cèl·lula, també necessita Mg²⁺ per complir la seva funció. Per tant, si la major part del Mg²⁺ intracel·lular es troba als ribosomes, l'ATP no podrà disposar-ne i això afectarà negativament la supervivència del bacteri. Així, encara que la resistència als antibiòtics sembli un avantatge per a aquests bacteris, en realitat suposa un inconvenient si no tenen més Mg²⁺ en l’ambient per suplir aquesta carència. Així ho han confirmat els investigadors mitjançant models computacionals que preveien la dinàmica del Mg²⁺ intracel·lular i els nivells d’ATP actiu.

La imatge mostra els contorns de cèl·lules bacterianes amb fluorescència verda que destaca la manca de magnesi.

La recerca sobre ribosomes de les darreres dècades s’ha enfocat principalment cap a l’estructura dels ribosomes. En canvi, se sap molt menys sobre les seves interaccions amb ions inorgànics com ara el Mg²⁺. El nou coneixement que aporta aquest estudi assenyala la importància d'investigar com interactuen aquests ions amb els ribosomes i altres components cel·lulars, així com el cost-benefici fisiològic en bacteris amb mutacions ribosomals, per trobar noves vies per combatre la crisi dels antibiòtics.

Referència:

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. 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