Ciertamente. Justin Ma lo tiene exactamente correcto. Solo quería agregar un gran ejemplo que también muestre exactamente cómo puede funcionar esto. También es un gran ejemplo de a dónde nos lleva el exceso de antibióticos.
Sección de Química Molecular
Las paredes celulares bacterianas (estamos hablando principalmente de Graham positivo aquí) consisten en capas de polisacáridos llamados peptidoglucanos (nombres proporcionados para que pueda buscarlos). Esta pared celular es como una resma de papel. Es muy rígido cuando las capas se juntan juntas, pero cualquier hoja individual no es tan fuerte. Entre las capas de peptidoglicano hay péptidos que unen las capas. Para replicar una bacteria debe construir más pared celular al sintetizar todas las proteínas necesarias para construir la estructura para encerrarse (tanto la original como la descendencia).
Las principales proteínas de la pared celular son los azúcares N-acytel Glucosamine (NAG) y N-acytel Muramic acid (NAM) que se mantienen unidos por un péptido reticulado que crea una red cristalina que sirve como protección contra la fagocistosis (rompiendo la célula por los fagocitos como parte del sistema inmune). Estas cadenas peptídicas conectan los azúcares NAM entre sí, formando una capa sólida que protege a las bacterias (la pared celular). El NAM y el NAG se sintetizan y se unen químicamente junto con la cadena de péptido amino como se conectan al azúcar NAM. Esta cadena peptídica termina con dos aminoácidos de alanina amino (A) y luego lisina (L):
AAL-xx
Si dos de estas cadenas están cerca una de la otra y se elimina el extremo alanina, esa proteína se unirá a la lisina en una cadena similar como esta con un catalizador:
ROCÍN
// A (eliminado)
NAM-xxx-LA (<-)
| (<- bond)
AAL-xx-NAM
\\
ROCÍN
Esto se simplifica porque el enlace no es AL, sino entre la cadena de pentaglicina unida a la lisina.
La clave aquí es lo que crea ese enlace al eliminar la alanina de un péptido y crear el enlace de la pentaglicina a la lisina. Esto se conoce como una proteína de unión a la penicilina (PBP) (tenga en cuenta que se descubrió la penicilina antes de que se conociera algo de esto, por lo que el PBP obtuvo su nombre de la penicilina, no al revés). Funciona al unirse al AA de un péptido que facilita la conexión anterior con otro péptido AA a través de las propiedades químicas de la proteína.
Lo que hace la penicilina
Ahora, la penicilina se conoce como antibiótico Beta-lactum porque contiene un anillo de β-lactama en su estructura. Pero lo importante aquí es que la β-lactama es un análogo al AA que une los azúcares NAM para crear la pared celular bacteriana. Eso significa que tiene una estructura similar y propiedades químicas del AA que es el final del péptido que conecta los azúcares NAM entre sí. Debido a esto, la penicilina se une con el PBP, lo que impide que el PBP se una al AA. Básicamente “obstruye” el receptor en el PBP por lo que no puede unirse con la alanina y cuando la bacteria se divide para replicarse, la membrana celular (placa celular) no se forma porque los PBP no pueden unir las capas entre sí. La parte interna del bactera contenida en la membrana celular se desliza desde la pared de celda dura incompleta. Sin una pared celular, la bacteria (llamada esferoplasto) se romperá (lisará) debido a la simple presión osmótica.
Resistencia a la penicilina
Las bacterias tienen una tasa de mutación alta y algunas de ellas tienen un PBP ligeramente modificado. La molécula de β-lactama no se une a la PBP alterada tan eficazmente y la síntesis de la célula se dificulta pero no se detiene, y las bacterias aún pueden dividirse.
El mecanismo más común es una proteína llamada β-lactamasa. El -ase en el final del nombre significa que descompone β-lactama. La presencia de esta proteína en el citoplasma de una bacteria descompondrá β-lactama en cantidades suficientes para que la pared celular pueda ser sintetizada en la replicación y viva la bacteria.
Cuando una colonia de bacterias se dosifica con penicilina, las bacterias con estos PBP alterados o β-lactamasa no mueren. Ellos, de hecho, sobreviven para producir más de sí mismos lo que aumenta su población sobre aquellos que no (selección). Debido a que la genética bacteriana se intercambia tanto lateral como verticalmente, estas proteínas alteradas se extienden a más y más cepas y obtenemos más y más resistencia.
¿De miedo? Sí. Staphylococcus aureus resistente a la meticilina. Ninguno de nosotros tiene idea de cómo era la vida sin antibióticos.
fuentes:
Mundo de la célula – Kleinsmith / Hardin
Química Orgánica Avanzada – Carey / Sundberg
Inmunología celular y molecular -Abbas / Lichtman / Pober
