Vés enrere El magnesi afavoreix la supervivència dels bacteris a antibiòtics

El magnesi afavoreix la supervivència dels bacteris a antibiòtics

Els resultats aporten una nova visió per a l’estudi de nous antibiòtics o inclús per augmentar l’efectivitat dels antibiòtics que actualment s’utilitzen.

08.03.2019

 

Els antibiòtics constitueixen la nostra principal estratègia per lluitar contra les infeccions bacterianes. De vegades, però, quan apliquem un antibiòtic a una població de bacteris, no tots ells són eliminats. Encara que tots els microbis siguin idèntics genèticament, no hagin desenvolupat resistència a l’antibiòtic i es trobin en les mateixes condicions, alguns sobreviuen i altres no. Per què passa això? Ara, científics de la Universitat Pompeu Fabra i de la Universitat de Califòrnia San Diego han descobert que aquesta situació ve causada pel magnesi, que promou la supervivència d’alguns bacteris enfront d’un tipus d’antibiòtics.

En aquest treball, publicat a la revista Cell, els investigadors han estudiat aquells antibiòtics que lluiten contra els bacteris mitjançant el bloqueig de la seva fabricació de proteïnes. És a dir, que ataquen els ribosomes, la maquinària molecular responsable de la producció de proteïnes dins les cèl·lules, i per tant un dels pilars fonamentals pel creixement bacterià. Els ribosomes mantenen la seva estructura complexa gràcies a la presència d’ions, molècules carregades elèctricament. 

Els ions que tenen el paper més important en l’estabilitat del ribosoma són els de magnesi, ja que s’hi uneixen i els aporten cohesió.

Els científics van observar que els ions que tenen el paper més important en l’estabilitat del ribosoma són els de magnesi, ja que s’hi uneixen i els aporten cohesió. “Per tant, quan ataquem els ribosomes amb antibiòtics, si aquests disposen de prou magnesi són més estables, i per tant més resilients”, explica Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) de la UPF. “En canvi, quan els bacteris tenen poc magnesi, els seus ribosomes són més inestables i quan són atacats es desestabilitzen, la cèl·lula no pot produir proteïnes correctament i mor”, afegeix.

Letícia Galera-Laporta, primera autora de l’estudi, detalla “vam combinar l’estudi d’un model matemàtic i experiments, entre els quals s’inclouen diferents pertorbacions químiques i estructurals dels ribosomes per a demostrar que el factor principal que determina la supervivència dels bacteris Bacillus subtilis​ als antibiòtics és la regulació del magnesi”.

Tècnicament és difícil mesurar la concentració de magnesi a nivell de cèl·lules individuals, però els científics van poder obtenir aquesta dada mitjançant la mesura del potencial de membrana de milions de cèl·lules utilitzant la microscòpia de fluorescència​. El potencial de membrana està present a totes les cèl·lules, per exemple a les neurones del nostre cervell, i està associat a la diferència d’ions entre l’interior i l’exterior de la cèl·lula.

Aquesta propietat va permetre als científics detectar dos tipus de cèl·lules dins una mateixa població. Una fracció de cèl·lules presenta canvis sobtats en el potencial de membrana, ja que no regulen correctament el flux d’ions a través de la seva membrana, i finalment acaben morint. Per un altre costat, les cèl·lules que sota l’estrès de l’antibiòtic aconsegueixen modular el flux d’ions de magnesi i mantenir el seu potencial de membrana estable són les que sobreviuen a l’atac.

“Els nostres resultats aporten una nova visió per a l’estudi de nous antibiòtics o inclús per augmentar l’efectivitat dels antibiòtics que actualment s’utilitzen. Una possible línia de recerca futura, per exemple, podria ser utilitzar l’antibiòtic juntament amb un suplement que bloquegi el transport de magnesi als bacteris”, conclou Letícia Galera-Laporta.

Article de referència:

Dong-yeon D. Lee, Leticia Galera-Laporta, Maja Bialecka-Fornal, Eun Chae Moon, Zhouxin Shen, Steven P. Briggs, Jordi Garcia-Ojalvo and Gürol M. Süel. Magnesium flux modulates ribosomes to increase bacterial survival. Cell, March 2019. DOI: 10.1016/j.cell.2019.01.042

Multimèdia

Categories:

ODS - Objectius de desenvolupament sostenible:

Els ODS a la UPF

Contact