Los péptidos antimicrobianos (AMP) son moléculas que constan de 12 a 50 residuos de aminoácidos que tienen actividad antimicrobiana (antibacteriana) [1] [2] [3] y son un componente clave de los sistemas de defensa inmunitaria de los organismos [4] .
Hace unos 20 años , se encontraron péptidos cortos con actividad antimicrobiana en la hemolinfa de insectos, neutrófilos humanos y en el moco que cubre la piel de las ranas . Por primera vez, se aislaron péptidos antimicrobianos, cecropinas ( ing. cecropina ), de la hemolinfa de las orugas del gusano de seda Hyalophora cecropia . [5] Las cecropinas tenían una fuerte actividad antimicrobiana, pero no solo esto, sino que también fue sorprendente la altísima especificidad de la acción de estas sustancias. Las cecropinas fueron altamente efectivas solo contra Escherichia coli . Más tarde, Michael Zasloff descubrió que la piel de una rana, en respuesta al ataque o daño microbiano, secreta una gran cantidad de péptidos antimicrobianos que consisten en 23 aminoácidos. En 1988 se demostró que los mamíferos también pueden secretar péptidos antimicrobianos. Los péptidos antimicrobianos son producidos incluso por las plantas. Las tioninas son péptidos vegetales, descubiertos hace casi 50 años. Un hecho interesante es que el péptido de drosomicina de la mosca de la fruta tiene una estructura similar a la defensina de las semillas de rábano, los péptidos antimicrobianos de la secreción de las mariposas se asemejan a las tioninas de la cebada o el trigo.
Uno de los péptidos antimicrobianos más característicos, y muy estudiado, es el péptido melitina aislado del veneno de abeja [4] .
La estructura y la secuencia de aminoácidos de los péptidos antimicrobianos varían mucho, pero los péptidos antimicrobianos comparten varias propiedades comunes. Todos ellos se sintetizan como grandes precursores con secuencias señal, que luego se modifican como resultado de la escisión de parte de la secuencia o como resultado de glicosilación o halogenación. Todos los péptidos antimicrobianos son moléculas anfipáticas . Tienen una región hidrofóbica que reacciona con los lípidos y una región hidrofílica que interactúa con el agua o los iones cargados negativamente. Las moléculas de péptidos antimicrobianos suelen tener carga positiva, lo que les ayuda a interactuar con las membranas bacterianas cargadas negativamente.
Hay cuatro clases principales de péptidos antimicrobianos:
Los péptidos antimicrobianos actúan sobre bacterias gramnegativas y grampositivas , así como sobre hongos , virus y protozoos . Además, los péptidos antimicrobianos exhiben actividad antimicrobiana contra cepas bacterianas resistentes a los antibióticos .
Los péptidos antimicrobianos actúan sobre la membrana externa cargada negativamente de las bacterias Gram-negativas. En la superficie de esta membrana hay cationes de magnesio que neutralizan la carga negativa en la superficie de la membrana. Los péptidos antimicrobianos desplazan estos iones y se unen fuertemente al lipopolisacárido cargado negativamente o neutralizan la carga negativa en la superficie de la membrana, alteran su estructura y penetran en el espacio periplásmico.
La membrana citoplasmática de las bacterias también está cargada negativamente. Los péptidos antimicrobianos pueden integrarse en la membrana citoplasmática y cambiar su conformación para formar estructuras como canales que alteran la integridad de la célula. Además, al penetrar en el citoplasma de una bacteria u otro parásito, los péptidos antimicrobianos, al estar cargados positivamente, se unen a los polianiones celulares (como el ADN y el ARN ), lo que también conduce a la muerte de la célula bacteriana. Además, entre los modelos existentes de la acción de los péptidos antibacterianos sobre la célula microbiana, se encuentra el denominado modelo de alfombra. Las moléculas peptídicas cargadas positivamente, por así decirlo, recubren la membrana bacteriana cargada negativamente, formando una alfombra molecular. Cuando toda la superficie de una bacteria está ocupada por péptidos, su membrana comienza a romperse en pedazos.
Los antibióticos son ampliamente utilizados para combatir infecciones bacterianas , sin embargo, el uso de antibióticos se enfrenta al problema de la aparición de cepas resistentes de microorganismos . Es mucho más difícil para las bacterias desarrollar resistencia a los péptidos antimicrobianos. Por lo tanto, los péptidos antimicrobianos pueden ser una buena alternativa a los antibióticos. Sin embargo, el uso de péptidos antimicrobianos en la clínica todavía encuentra una serie de obstáculos. Entonces, cuando se administran por vía intravenosa, los péptidos antimicrobianos inundan los tejidos sanos y solo una cierta parte de ellos llega al sitio de la infección. Las proteasas del huésped escinden los péptidos antimicrobianos antes de que lleguen a su destino. La actividad de los péptidos antimicrobianos in vivo a menudo difiere de la actividad de los péptidos in vitro . Así , la polifemisina aislada de la hemolinfa de crustáceos, que mostró una alta actividad antimicrobiana in vitro , no mostró ninguna actividad antimicrobiana en modelos animales. Otro obstáculo para el uso generalizado de péptidos antimicrobianos es su alto costo. Todavía no se pueden obtener a gran escala como antibióticos, y el costo del tratamiento con péptidos antimicrobianos será de alrededor de $100 por día.
Actualmente, la propagación generalizada de la resistencia a los antibióticos requiere la búsqueda y el desarrollo de nuevos fármacos antimicrobianos. Desde este punto de vista, las defensinas (así como los péptidos antimicrobianos en general) son de gran interés. Se ha demostrado que las defensinas tienen una actividad antibacteriana pronunciada contra una amplia variedad de patógenos [6] . Además, las defensinas pueden potenciar la eficacia de los antibióticos ya utilizados en la práctica médica [6] .
Los péptidos antimicrobianos son potentes quimioatrayentes capaces de reclutar células presentadoras de antígenos , promoviendo así una respuesta inmune adquirida . También son quimioatrayentes de mastocitos .
Los fitopatógenos son un problema importante en el cultivo de plantas. Las enfermedades de las plantas dan como resultado la pérdida de aproximadamente 30-50 mil millones de dólares al año. Los pesticidas no son la mejor solución al problema de los fitopatógenos , porque los pesticidas son tóxicos para los humanos y dañan el medio ambiente. La solución al problema de los fitopatógenos pueden ser plantas transgénicas que expresen péptidos antimicrobianos. Además, se obtuvieron peces transgénicos que sobreproducían péptidos antimicrobianos . Estos peces tenían una mayor resistencia a las infecciones.
El péptido de nisina ( en:Nisin ) ya se usa como conservante de alimentos y como medio para mantener frescas las rosas. Se sugiere el uso de cecropinas para la desinfección de lentes de contacto. Y los péptidos de magainina pueden destruir los espermatozoides , lo que hace posible producir anticonceptivos a base de ellos.
Científicos de la Universidad de Massachusetts intentaron construir péptidos antimicrobianos artificiales utilizando la lingüística . Se ha creado un modelo lingüístico de péptidos antimicrobianos naturales . El análisis lingüístico permitió identificar alrededor de 700 frases características de 10 aminoácidos en los péptidos antimicrobianos conocidos. A partir de estas palabras, se construyeron artificialmente nuevos péptidos que constan de 20 aminoácidos . Al mismo tiempo, 18 de los 42 péptidos artificiales tuvieron un fuerte efecto antimicrobiano. Se han obtenido preparaciones contra el ántrax Bacillus anthracis y Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus . Los péptidos artificiales construidos a partir de los mismos aminoácidos, pero dispuestos en orden aleatorio, sirvieron como control en este experimento. Al mismo tiempo, el efecto antimicrobiano se detectó solo en dos de los 42 péptidos, lo que indica el papel de las estructuras gramaticales repetitivas en la construcción de un nuevo péptido antimicrobiano.
| Péptidos antimicrobianos : contenido de gránulos de granulocitos | |
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| Gránulos azurofílicos : |
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| Gránulos de neutrófilos específicos: |
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| Gránulos de eosinófilos : |
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