A partir de un nuevo estudio, se logró un gran avance en la comprensión de la ADN girasa, una enzima bacteriana vital y un objetivo antibiótico clave que abriría una nueva vía para el desarrollo de antibióticos. El trabajo se encuentra a cargo de investigadores de la Universidad de Durham (Estados Unidos), Universidad Jagellónica (Polonia) y el Centro John Innes (Reino Unido).
ADN girasa
Esta enzima está presente en las bacterias pero ausente en los humanos, y juega un rol clave en el superenrollamiento del ADN, un proceso necesario para la supervivencia bacteriana. De esta forma y usando microscopía crioelectrónica de alta resolución, los investigadores revelaron detalles sin precedentes de la acción de la girasa sobre el ADN, abriendo las puertas potencialmente a nuevas terapias con antibióticos contra bacterias resistentes.
La ADN girasa funciona al modo de una pequeña máquina molecular que retuerce y estabiliza cuidadosamente el ADN bacteriano. Esta torsión, conocida como superenrollamiento, es similar a enrollar una bandita elástica: a medida que se retuerce, se enrolla más.
A diferencia de una bandita que se desenrollaría si se liberara, la ADN girasa estabiliza la forma retorcida del ADN y lo hace funcional para las bacterias.
Así, la enzima envuelve el ADN en un bucle en forma de ocho, luego rompe con precisión y pasa las hebras unas a otras sellándolas nuevamente después. Si el ADN permaneciera roto, sería letal para las bacterias. Antibióticos como las fluoroquinolonas aprovechan esta vulnerabilidad al impedir la resellación del ADN, lo que mata a la célula bacteriana. Sin embargo, la resistencia a estos antibióticos está aumentando por lo que resulta clave comprender mejor cómo funciona la girasa.
Un hallazgo en imágenes
Utilizando microscopía crioelectrónica de última generación, los investigadores tomaron una imagen de la girasa en funcionamiento y así revelaron cómo envuelve al ADN a través de brazos de proteína extendidos para formar ese ocho. Esto actualiza la visión convencional del mecanismo de la girasa que se estudió durante décadas.
Las imágenes exhiben así a la enzima como un sistema de múltiples partes altamente coordinado, donde cada pieza se mueve en una secuencia precisa para lograr el superenrrollamiento del ADN.
Las conclusiones
Al reflexionar sobre los hallazgos del estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), los investigadores comentaron que "los resultados sugirieron que la posición exacta y el orden de las partes móviles complejas de la enzima durante el proceso de superenrrollamiento no eran exactamente como se pensaba antes, lo que podría afectar la forma en que diseñamos nuevos inhibidores".
Así, este descubrimiento no sólo mejora el conocimiento de la biología bacteriana, sino que promete nuevos antibióticos diseñados para bloquear la girasa de un modo más específico, eludiendo los mecanismos de resistencia existentes.
Con esta estructura de alta resolución como guía, los investigadores pretenden tomar imágenes adicionales de la enzima en varias etapas, construyendo así una película molecular de cómo funciona la girasa. Este enfoque detallado podría ayudar al desarrollo de antibióticos de próxima generación que sean más precisos y eficaces para detener las infecciones bacterianas.
Fuente: Europa Press.