Unión de las moléculas antimicrobianas a los microorganismos

por Homo medicus · 9 de febrero de 2025

Las moléculas antimicrobianas son compuestos químicos diseñados para inhibir el crecimiento o destruir microorganismos patógenos. Estos compuestos ejercen su acción principalmente a través de interacciones específicas con componentes estructurales o funcionales de los microorganismos, especialmente proteínas que desempeñan roles clave en su metabolismo, transporte, replicación o integridad celular. Por lo tanto, es fundamental considerar que las moléculas antimicrobianas actúan como ligandos que se unen a receptores específicos presentes en las proteínas microbianas.

Existen varios motivos por los cuales las moléculas antimicrobianas deben ser vistas en este contexto:

Especificidad de acción: Las moléculas antimicrobianas suelen exhibir una alta especificidad hacia los microorganismos patógenos frente a células humanas o animales. Esta especificidad se debe a las diferencias estructurales y funcionales entre las proteínas microbianas y las proteínas humanas. Por lo tanto, las moléculas antimicrobianas deben ser capaces de reconocer de manera selectiva y eficiente a los receptores presentes en los microorganismos para ejercer su función antimicrobiana sin causar efectos adversos significativos en el huésped.
Modos de acción diversificados: Las moléculas antimicrobianas pueden actuar de diversas formas para inhibir el crecimiento o eliminar microorganismos. Algunas pueden interferir con enzimas cruciales para la síntesis de componentes celulares esenciales, como la pared celular bacteriana o la membrana plasmática. Otras pueden interrumpir procesos metabólicos específicos o bloquear canales de transporte necesarios para la supervivencia del microorganismo. Cada uno de estos modos de acción depende de la interacción precisa entre la molécula antimicrobiana y su receptor proteico correspondiente en el microorganismo.
Desarrollo de resistencia: La interacción entre las moléculas antimicrobianas y sus receptores proteicos es crucial para entender cómo los microorganismos pueden desarrollar resistencia a estos compuestos. Las mutaciones que afectan los sitios de unión de las moléculas antimicrobianas en sus receptores pueden reducir o eliminar la capacidad del antimicrobiano para inhibir o destruir el microorganismo. Este proceso de resistencia resalta la importancia de comprender las interacciones molécula-receptor para el diseño de estrategias terapéuticas efectivas y el desarrollo de nuevos antimicrobianos.
Diseño racional de fármacos: Comprender las moléculas antimicrobianas como ligandos que se unen a receptores específicos en proteínas microbianas facilita el diseño racional de nuevos antimicrobianos. Al estudiar las estructuras tridimensionales de los receptores microbianos y los sitios de unión de los antimicrobianos, los investigadores pueden diseñar compuestos con mayor potencia, especificidad y menos propensión al desarrollo de resistencia.

El término «farmacóforo», acuñado por Paul Ehrlich, hace referencia a la porción estructural de un fármaco que es responsable de su actividad farmacológica específica al interactuar con un receptor molecular. En el contexto de los antimicrobianos, el farmacóforo es crucial porque define la parte del fármaco que se une a receptores específicos en proteínas microbianas, desencadenando así su efecto antimicrobiano.

Las proteínas microbianas seleccionadas por los antibióticos son componentes vitales en las vías bioquímicas de los microorganismos. Estas proteínas están involucradas en diversas funciones esenciales como la síntesis de la pared celular, la replicación del ADN, la síntesis de proteínas y el metabolismo energético. La capacidad de los antibióticos para interferir con estas vías fisiológicas es fundamental para su actividad antimicrobiana.

Por ejemplo, los antibióticos que actúan interfiriendo con la síntesis de la pared celular bacteriana, como las penicilinas y las cefalosporinas, tienen un farmacóforo que se une a enzimas llamadas proteínas de unión a penicilina (PBPs, por sus siglas en inglés), que son esenciales para la formación y la integridad de la pared celular. Esta unión inhibe la capacidad de la bacteria para construir y mantener una pared celular funcional, lo que eventualmente lleva a la lisis celular y la muerte del microorganismo.

Otros antibióticos pueden actuar interfiriendo con la síntesis de proteínas bacterianas, como los aminoglucósidos y tetraciclinas, que se unen a subunidades ribosomales bacterianas específicas. Esta unión impide la traducción del ARN mensajero en proteínas esenciales, deteniendo así la síntesis proteica y comprometiendo la viabilidad celular.

Además, algunos antimicrobianos pueden afectar el metabolismo energético de los microorganismos, como los inhibidores de la síntesis de ácidos nucleicos o los que interfieren con el transporte de metabolitos esenciales a través de la membrana celular.

Es importante destacar que la especificidad del farmacóforo del antibiótico hacia sus receptores microbianos minimiza el impacto negativo sobre las células huésped, ya que las células humanas y animales tienen diferencias significativas en sus estructuras y funciones celulares en comparación con los microorganismos patógenos.

Los procesos bioquímicos mencionados son puntos críticos en la fisiología y la supervivencia de microorganismos como bacterias, hongos, virus y parásitos. La capacidad de los agentes antimicrobianos para interferir específicamente con estos procesos es fundamental para su efectividad terapéutica contra infecciones microbianas.

Síntesis de pared celular en bacterias y hongos: La pared celular es crucial para la estructura y protección de bacterias y hongos. Antibióticos como las penicilinas y las cefalosporinas interfieren con la síntesis de peptidoglicano, un componente clave de la pared celular bacteriana, inhibiendo así su formación y causando la lisis celular.
Síntesis de membrana celular: Compuestos antimicrobianos como los polienos (por ejemplo, anfotericina B) afectan la integridad de las membranas celulares de hongos y ciertas bacterias, comprometiendo la función de transporte y la regulación osmótica de la célula.
Síntesis de subunidades ribosómicas 30S y 50S: Los antibióticos como los aminoglucósidos (que se unen a la subunidad 30S) y las tetraciclinas (que se unen a la subunidad 50S) inhiben la síntesis proteica al interferir con la traducción del ARN mensajero en el ribosoma bacteriano.
Metabolismo de ácido nucleico: Agentes antimicrobianos como los quinolonas inhiben las topoisomerasas bacterianas, enzimas cruciales para el mantenimiento del ADN bacteriano, lo que interfiere con la replicación y la transcripción del ADN bacteriano.
Función de las topoisomerasas: Además de las quinolonas, otros compuestos antimicrobianos pueden dirigirse a las topoisomerasas para evitar que las bacterias manejen eficientemente la superenrolladura del ADN, lo que impide la replicación del material genético de forma adecuada

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