¿Cómo funciona un antibiótico, a nivel molecular?

Todos los antibióticos tienen un propósito similar a nivel molecular, para dañar las bacterias de alguna manera. Hay dos tipos de antibióticos:

  • Los antibióticos bactericidas matan a las bacterias. La penicilina es bactericida Un bactericida generalmente interfiere con la formación de la pared celular de la bacteria o su contenido celular.
  • Los bacteriostáticos evitan que las bacterias se multipliquen.

Hay una variedad de métodos que los antibióticos se aplican para matar o deshabilitar las bacterias, pero antes de eso, echemos un vistazo a la diferencia entre bacterias Gram-positivas y Gram-Negative:

Como puede ver, las paredes de las células Gram-Positive Bacteria están cubiertas por una gruesa pared celular compuesta predominantemente por una sustancia llamada peptidoglicano.

  • Penicilinas: pertenecen a una clase de antibióticos llamados B-lactamas, esta clase de drogas interfiere con la estructura de la pared celular de peptidoglicanos. Las células humanas no tienen células de las paredes o peptidoglucano, por lo que no son perjudicadas por los fármacos betalactámicos.

Sin embargo, las bacterias Gram-negativas, aunque también contienen bacterias, están protegidas por otras capas de la pared celular. Por lo tanto, las penicilinas son ineficaces contra las bacterias Gram-negativas.

Se han desarrollado diferentes antibióticos contra bacterias Gram-negativas, y otros antibióticos, llamados antibióticos de amplio espectro, funcionan contra ambos tipos de células bacterianas.

Los que se dirigen a bacterias Gram-negativas incluyen:

  • Tetraciclinas : Antibióticos de amplio espectro que desactivan las bacterias al interferir con la capacidad de las células para producir proteínas. Aunque las células humanas también producen proteínas, la maquinaria celular productora de proteínas es diferente en las células eucariotas, por lo que no se ve perjudicada por las tetraciclinas.
  • Quinolonas : esta clase de antibióticos interfiere con la capacidad de las células bacterianas de copiar su ADN (material genético); algo que debe hacerse antes de que una célula pueda dividirse y multiplicarse. El ADN eucariota de las células humanas se empaqueta de manera diferente, por lo que Quinolones no inhabilita su replicación.

¡Espero que esto ayude!

El primer antibiótico moderno, la penicilina, fue, como la mayoría sabe, descubierto “por accidente”. Serendipity golpeó a Alexander Fleming alrededor de 1928, (un Scott). Él estaba investigando sobre el género bacteriano Staphylococcus cuando observó que sus cultivos bacterianos contaminados con un hongo fueron destruidos. Más tarde identificó el hongo como el ser en el género fúngico Pennicillium, del cual la penicilina fue posteriormente extraída y purificada. Bacterias y hongos han estado librando y “carrera de armamentos” durante un billón de años o más.

En ese momento, Flemming no estaba tratando de curar enfermedades infecciosas, pero esta pista (y algunas anteriores) demostraron que había sustancias en la naturaleza que podían matar a las bacterias que causan enfermedades. Las investigaciones posteriores mostraron que algunos de estos compuestos naturales son bien tolerados cuando se administran a animales y humanos, y podrían ayudarlos a superar rápidamente las infecciones bacterianas que de lo contrario los matarían.

No fue hasta más tarde que el núcleo de la molécula de penicilina (una beta-lactama) inhibió a las bacterias para que produjeran sus paredes protectoras hechas de peptidoglicano, sin las cuales las bacterias no podrían sobrevivir.

Ese cuadrado en el centro de la imagen de abajo con un Nitrógeno en la esquina inferior derecha y el Oxígeno de doble enlace a las 7:00 (un anillo “beta-lactama”) es lo que interfiere con la síntesis de la pared celular bacteriana y mata las bacterias.

No es difícil deducir por qué este producto químico no afecta a las células de mamíferos (humanos); no producen paredes celulares hechas de peptidoglicano, por lo tanto, no son perjudicadas por la penicilina.

Una vez que se resolvió el mecanismo molecular de la penicilina, los investigadores comenzaron a buscar otras formas de atacar la muerte selectiva de bacterias, que normalmente se realizaba examinando otros hongos y microbios por su capacidad de matar o inhibir el crecimiento de bacterias patógenas. Por lo tanto, la “carrera armamentista” evolutiva entre especies microbianas a lo largo de millones de años había hecho el 99.9% del “trabajo” al sintetizar una amplia gama de compuestos. Todo lo que los humanos tenían que hacer era interrogar las propiedades de estos compuestos y elegir los más adecuados para usar en medicina.

Desde los primeros días, se han descubierto numerosos compuestos que tienen propiedades antibióticas y son relativamente seguros para los humanos. Estos compuestos funcionan por diversos mecanismos moleculares diferentes a la inhibición del ensamblaje de peptidoglucano.

Por ejemplo, algunos interfieren con la síntesis de ADN bacteriano, otros, la transcripción de ARNm. Algunos antibióticos se mezclan con los ribosomas procarióticos y la expresión de la proteína bacteriana de la suciedad. Ver caricaturas para ver ejemplos:

Aquí hay un tutorial de diapositivas sobre cómo funcionan los antibióticos:
Antibióticos y mecanismos de acciones

Finalmente, sí, hemos alcanzado una edad de descubrimiento racional de fármacos en la que se puede predecir que una molécula pequeña es un inhibidor de alguna enzima particular a la que queremos apuntar, y esto puede predecirse in silico, pero las pruebas todavía deben hacerse en el antiguo moda, en cultivos bacterianos, antes de que puedan comenzar los ensayos en animales y humanos.

Existen múltiples formas diferentes, los antibióticos son un conjunto muy diverso de sustancias químicas. Algunos interfieren con las vías químicas que solo existen en las bacterias, por ejemplo en la síntesis de su pared celular. Otros explotan las diferencias entre las membranas celulares de las bacterias y otros organismos. Eche un vistazo a las páginas de Wikipedia para cada una de las clases de antibióticos que se pueda imaginar. Verás que cada uno trabaja de una manera diferente.

Algunos objetivos principales del uso actual del pecado antibacteriano

Beta lactamas como las penicilinas y las cefalosporinas se dirigen a la biosíntesis de la pared celular, al igual que la vancomicina, pero de una manera diferente.

La síntesis de proteínas, generalmente en el ribosoma, es el objetivo de muchas clases de compuestos, incluidos aminoglicósidos, tetraciclinas, cloranfenicol, eritromicina

La replicación del ADN y / o la transcripción del ARN son objetivos: las quinolonas se dirigen a las girasas, mientras que la rifampicina se dirige a la ARN polimerasa

Las membranas son el objetivo de las drogas ionóforas

Los fármacos sulfa imitan al metabolito importante PABA (ácido para-amini benzouc), que se usa para sintetizar folato

Un desafío importante en la investigación de antibióticos es encontrar medicamentos que funcionen por otros mecanismos; la lista anterior no está completa, pero cubre las clases más importantes