Presentan el Modo de Inhibición de la Síntesis del ARN Bacteriano por la Fidaxomicina

• AUTOR : Artsimovitch I, Seddon J, Sears P
• TITULO ORIGINAL : Fidaxomicin is an Inhibitor of the Initiation of Bacterial RNA Synthesis
• CITA : Clinical Infectious Diseases 55(2):127-131, Ago 2012
• MICRO : La fidaxomicina bloquea la transcripción sólo si se agrega antes de la formación del complejo promotor abierto estable, en el cual las hebras del ADN están separadas, pero todavía no comenzó la síntesis de ARN. La unión de la fidaxomicina evita la separación inicial de las hebras del ADN, un prerrequisito para la síntesis de ARN.

Introducción

La Food and Drug Administration (FDA) de los Estado Unidos aprobó recientemente la fidaxomicina, un fármaco que inhibe la transcripción del ARN por la ARN polimerasa (ARNP) bacteriana para el tratamiento de la infección por Clostridium difficile. La fidaxomicina tiene una estructura similar a la lipiarmicina. La ARNP bacteriana es un objetivo terapéutico interesante para los antibióticos por diversas razones. En primer lugar, la ARNP es la enzima central en la expresión genética y es esencial para la viabilidad. En segundo lugar, las enzimas nucleares eucariotas son insensibles a los inhibidores de la ARNP bacteriana. En tercer lugar, la ARNP experimenta diversas reacciones enzimáticas e interactúa con un gran número de reguladores, lo cual produce diversos objetivos potenciales para la interferencia por antibióticos.
La rifamicina, un tipo de inhibidor de la ARNP bacteriana descubierto hace más de 50 años como un producto de la fermentación de Streptomyces mediterranei, es el único utilizado en la práctica clínica y mantiene su posición como fármaco de primera línea en el tratamiento de la tuberculosis. No obstante, su principal inconveniente radica en el incremento rápido de aparición de bacterias resistentes. Por ello, se investigan antibióticos que difieren en los sitios de unión de la enzima y en el mecanismo de inhibición tales como la fidaxomicina. En este artículo se describen los experimentos en los cuales la fidaxomicina se agregó en diferentes estadios del proceso transcripcional para identificar el paso bloqueado y también, experimentos de impronta del ADN para una mejor comprensión del estadio inhibido.

Resultados y discusión

La fidaxomicina inhibe la ARNP aislada de C. difficile y de Escherichia coli. Si bien la ARNP de E. coli es menos sensible que la de C. difficile, ambas enzimas son inhibidas eficazmente por la fidaxomicina.
Durante la fase de iniciación del ciclo de transcripción, el núcleo de la ARNP (complejo compuesto por un dímero alfa, subunidades beta, beta prima y omega) se combina con un factor promotor específico, el factor sigma, para unirse a la región promotora del ADN, que separa al ADN de doble cadena para formar un complejo promotor abierto en el cual la región de transcripción se extiende entre las posiciones -12 a +2 con respecto al sitio de inicio de la transcripción. Luego comienza la incorporación de los nucleótidos con el molde de ADN en el sitio activo de la enzima (+1) y se inicia la síntesis de ARN. El ciclo se repite cientos de veces durante la fase de elongación hasta que se alcanza la terminación.
Se realizaron experimentos de adición de los antibióticos en los cuales el antibiótico se agrega a la ARNP o al complejo de transcripción en diferentes pasos. La fidaxomicina, la lipiarmicina y las mixopironinas como la desmetilmixopironina bloquean la transcripción sólo si se agregan antes de la formación del complejo promotor abierto estable, en el cual las hebras del ADN están separadas, pero todavía no comenzó la síntesis de ARN. La unión de la fidaxomicina evita la separación inicial de las hebras del ADN, un prerrequisito para la síntesis de ARN. En cambio, la rifampicina y la sorangicina bloquean la extensión de los transcriptos cortos y no son eficaces cuando los ARN nacientes superan los 4 nt. Los antibióticos que inhiben la elongación de la cadena del ARN bloquean la transcripción cuando se agregan en cualquier paso durante la transcripción. En este grupo se incluyen la estreptolidigina, la tagetitoxina, la microcina y CBR, un grupo de inhibidores sintéticos de la ARNP, que son híbridos de la rifampicina-quinolona.
Es importante destacar que un punto de acción común no es prueba del mismo mecanismo. Los patrones de mutación que confieren resistencia a fidaxomicina, lipiarmicina y desmetilmixopironina se superponen, lo cual indica un sitio de acción o unión similar. La fidaxomicina y la lipiarmicina no inhiben la ARNP de Thermus thermophilus, la única enzima bacteriana de la cual se cuenta con información estructural detallada. El análisis de las estructuras de desmetilmixopironina en el complejo con la ARNP de T. thermophilus indica que el antibiótico se une y altera drásticamente la conformación de la subunidad beta prima de un elemento denominado switch-2, que cumple un papel importante durante la transcripción. El elemento switch-2 es un blanco de los inhibidores de la ARNP y las sustituciones resistentes a lipiarmicina, se indicó inicialmente que la lipiarmicina y los antibióticos con estructura similar como la fidaxomicina pueden actuar de modo similar a la desmetilmixopironina. La lipiarmicina actúa en un paso anterior al de la desmetilmixopironina. En presencia de lipiarmicina, la ARNP se une al promotor del ADN para formar un complejo inestable, pero no se detectó separación del ADN, lo cual indica un papel clave de la subunidad sigma en la acción de la lipiarmicina. Si bien hay superposición parcial en los sitios de unión entre la lipiarmicina y la desmetilmixopironina, los mecanismos parecen ser distintos. Resta determinarse si la fidaxomicina actúa de modo similar a la lipiarmicina.
Se realizaron análisis de impronta del ADN para evaluar si la fidaxomicina actúa de modo similar a la lipiarmicina. De forma similar a la lipiarmicina y, a diferencia de la desmetilmixopironina, la fidaxomicina, inhibe la separación de las hebras de ADN en los complejos promotores. Además de inducir cambios en los pasos posteriores a las interacciones del ADN con la ARNP, como ocurre con la desmetilmixopironina y la lipiarmicina, la fidaxomicina altera la conformación del ADN en la región espacial de los complejos afectados.
La ARNP representa un objetivo complejo para la inhibición y los cambios en la enzima o en el antibiótico pueden conferir diferencias sustanciales. Modificaciones pequeñas en la estructura de los antibióticos pueden alterar los contactos con la enzima y, en consecuencia, cambiar el punto de inhibición, como sucede con la rifamicina.
En conclusión, los estudios mecanicistas presentados confirman que hay múltiples pasos para la inhibición de la ARNP por los diversos antibióticos. La fidaxomicina inhibe un paso distinto de los inhibidores de la elongación, como la estreptolidigina, y de los inhibidores de la iniciación, como la mixopironina y la rifamicina. Las diferencias en los mecanismos de inhibición en comparación con la rifamicina avalan los datos previos acerca de una ausencia de resistencia cruzada con esta clase de antibióticos. Además, indican que el surgimiento rápido de resistencia observado con la rifamicina, no implica una pérdida rápida de la susceptibilidad a la fidaxomicina.

Ref : INFECTO.

Especialidad: Bibliografía - Infectología