Ingeniería con proteínas de fagos

Hoy vamos a hablar de como utilizar la ingeniería de proteínas para utilizar las de los fagos para matar bacterias. El artículo que voy a comentar hoy, publicado en Scientific Reports, es algo que me toca de cerca, así que espero no ponerme demasiado técnica. Prometo que es un tema sencillo y que es algo que podría sernos muy útil en el futuro.

Las proteínas de los fagos

Cuando un bacteriófago (fago), un virus que ataca bacterias, se une a su superficie, lo hace con las fibras. Las fibras son lo que todos vemos como patitas. Eso le permite unirse, pero a veces esas fibras o espículas también son capaces de alterar la parte externa de la bacteria. Un fago, al fin y al cabo, tiene que pinchar la superficie de la bacteria para poder inyectar su material genético. Después de inyectarlo lo copia y con él hace sus proteínas. Una vez que tenemos los faguitos ensamblados dentro, otra proteína diferente le va a servir para salir: las endolisinas. Son proteínas que rompen la cubierta para que los fagos puedan salir al exterior e ir a infectar otras bacterias.

Desde hace ya bastantes años, estas endolisinas se usan purificadas para romper las bacterias artificialmente desde fuera, pero ésto solo vale con las bacterias Gram positivas. Las Gram negativas tienen una membrana externa que las bloquea, y algunas de las bacterias de las que nos queremos deshacer son de este tipo, como por ejemplo Escherichia coli o Pseudomonas aeruginosa.

Uno de los fagos modelo es el fago T5. En su caso, se conoce muy bien tanto la proteína que se une (pb5), como la endolisina. He de decir que pb5 está en medio de la base de la cola, y que T5 también tiene “patas” formadas por pb1, pero eso era tema de mi tesis… a lo que iba, pb5. Pb5 se une a la proteína FhuA en la superficie de la bacteria, que también es algo muy conocido. Así que a partir de aquí, los investigadores empezaron con su corta y pega.

Los resultados de la “ingeniería”

Anteriormente, ya se habían hecho otro tipo de quimeras proteicas, así que su idea podría funcionar. Lo que hicieron fue fusionar la endolisina (que rompe desde dentro) a la pb5 (que se une desde fuera), de diferentes formas, unidas por fragmentos más grandes o más cortos, y con todo pb5 o sólo la parte necesaria para la unión. Esto es lo que viene siendo la ingeniería de proteínas de fagos. Comprobaron que efectivamente, las quimeras funcionaban en las bacterias no protegidas (o sea, las Gram positivas), así que no habían alterado la actividad de la endolisina. A estas quimeras (que yo seguiré llamando quimeras por ahora), las llamaron innolisinas.

A continuación, se centraron en su capacidad para alterar el crecimiento de las bacterias protegidas (las Gram negativas). Para ello usaron E. coli. Aunque no todas las quimeras funcionaron, sí encontraron diferentes niveles de actividad, y seleccionaron la que iba mejor: las bacterias crecían 10 veces más despacio (porque parte se morían). Con esta nueva quimera comprobaron además que dependía sólo de que se pudiese unir a FhuA en la célula, y que no dependía de que las células estuviesen creciendo activamente. Por microscopía, pudieron ver que, efectivamente, las células se rompían.

Por ahora tenemos una quimera (perdón, innolisina) que funciona en E. coli. ¿Y en otras bacterias? Comprobaron su actividad en Shigella sonnei y en Pseudomonas aeruginosa, dos bacterias que tienen una FhuA parecida a la de E. coli, y en ambos casos seguía funcionando, con una eficacia similar.

Por último, para mejorar lo que tenían, probaron a seguir utilizando pb5 pero utilizar otras endolisinas diferentes, que vienen de otros fagos. Curiosamente, al comprobar su actividad, no sólo eran más eficientes (100 en lugar de 10 veces) en bacterias “normales”, es que además podían reducir el crecimiento más de 1000 veces en bacterias resistentes a los antibióticos más modernos.

¿Qué sacamos en claro?

A veces no hace falta reinventar la rueda, y usando proteínas completamente naturales, podemos resolver muchos problemas. En otros casos, una simple fusión de dos proteínas puede ser suficiente. Por supuesto, se puede generar resistencia. Pero desde luego este sistema puede extenderse para generar muchos tipos de innolisinas, mientras que con el desarrollo de nuevos antibióticos vamos un poco más lentos.

Lo que han publicado estos investigadores es una prueba de concepto, una demostración de que la ingeniería con proteínas de fagos es una opción. Y lo es, así que esperemos que pronto vayamos avanzando, que ya hemos visto que cuando se quiere, los ensayos clínicos pueden ir muy rápido. Si es que no sabéis lo que me alegra saber que las proteínas de mis queridos fagos son útiles…

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