segunda-feira, 25 de março de 2013

Evolução em ação? Beta-Lactams, mecanismos de ação e resistência


Esta animação começa com a explicação da síntese da parede celular bacteriana, o processo visado pela beta-lactâmicos.

Estruturalmente, a maioria das bactérias consistem de uma membrana celular cercada por uma parede de célula e, para algumas bactérias, uma camada externa adicional. Interno para a membrana celular é o citoplasma que contém ribossomas, uma região nuclear e, em alguns casos, grânulos e/ou vesículas. Dependendo das espécies de bactérias, um número de diferentes estruturas externas podem ser encontrados, tais como uma cápsula, flagelos e pili.

Em bactérias Gram-negativas, a distância entre a membrana celular e da parede celular é conhecida como o espaço periplasmático. Mais bactérias gram-positivas não possuem um espaço periplasmático, mas têm apenas periplasma, onde ocorre a digestão metabólica e peptidoglicano nova célula é anexado.

Peptidoglicano, o componente mais importante da parede da célula, é um polímero fabricado de N-acetil murâmico alternando com N-acetil glucosamina, que são reticulados por cadeias de quatro aminoácidos.

A função da parede celular bacteriana é a de manter a forma característica do organismo e para evitar que a bactéria de rebentamento quando os fluxos de fluido para dentro do organismo, por osmose. Síntese do peptidoglicano e, finalmente, a parede celular bacteriana ocorre em várias etapas.

Uma das primeiras etapas é a adição de 5 aminoácidos para ácido N-acetil murâmico. Em seguida, N-acetil-glucosamina é adicionado o ácido N-acetil murâmico para formar um precursor de peptidoglicano. Este precursor peptidoglicano é depois transportado através da membrana celular a um aceitador de parede celular no periplasma.

Uma vez que no periplasma, os precursores de se ligar a receptores de peptidoglicano da parede celular, e submeter-se a reticulação extensiva. Dois principais enzimas estão envolvidas na ligação cruzada: transpeptidase e D-alanil carboxipeptidase. Estas enzimas também são conhecidas como proteínas de ligação à penicilina por causa de sua capacidade de se ligar penicilinas e cefalosporinas.

Eventualmente, várias camadas de peptidoglicano são formados todos os quais são reticulados para criar a parede celular. As bactérias gram-positivas têm muitas camadas mais de bactérias gram-negativas e, assim, têm uma parede celular muito mais espessa.

Antibióticos beta-lactâmicos incluem todas as penicilinas e cefalosporinas que contêm uma estrutura química chamado de anel beta-lactama. Esta estrutura é capaz de se ligar às enzimas que cross-link peptidoglicanos.
Beta-lactâmicos interferir com a ligação cruzada pela ligação a transpeptidase e enzimas D-alanil carboxipeptidase, impedindo assim a síntese da parede celular bacteriana.

Pela inibição da síntese da parede celular, a célula bacteriana é danificado. As bactérias gram-positivas têm uma pressão interna elevada osmótica. Sem uma parede celular normais, rígida, estas células rebenta quando submetido à pressão osmótica pequena do seu ambiente circundante. Bem como, o antibiótico penicilina complexo proteína de ligação estimula a libertação de autolisinas que são capazes de digerir a parede celular existente. Antibióticos beta-lactâmicos são, portanto, considerados agentes bactericidas.

Resistência bacteriana aos antibióticos beta-lactâmicos pode ser adquirida por várias rotas. Um dos mecanismos mais importantes é através de um processo conhecido como transformação. Durante a transformação, os genes cromossómicos são transferidas a partir de uma bactéria para outra.

Quando uma bactéria que contém um gene de resistência a morrer, ADN nu é libertada para o ambiente circundante. Se a bactéria de semelhança suficiente para o morto é na vizinhança, ele será capaz de absorção do DNA nu que contém o gene de resistência.

Uma vez no interior da bactéria, o gene de resistência pode ser transferido a partir do DNA nu para o cromossoma da bactéria hospedeiro por um processo conhecido como transformação homóloga. Ao longo do tempo, a bactéria pode adquirir suficiente destes genes de resistência a resultar em uma remodelação do segmento do DNA hospedeiro.

Se este remodelado códigos de segmento de ADN de ligação cruzada para as enzimas (ou seja, as proteínas de ligação à penicilina), o resultado é a produção de proteínas de ligação à penicilina alteradas.
Estas proteínas de ligação à penicilina alterados ainda pode reticular as camadas de peptidoglicano da parede celular, mas tem uma afinidade reduzida para os antibióticos beta-lactâmicos, assim, que tornam a bactéria resistente aos efeitos de penicilina e de outros agentes beta-lactâmicos. Este processo resultou na transferência de S. pneumoniae resistente à penicilina, através da aquisição de genes de outras espécies que ocorrem naturalmente resistentes à penicilina do Streptococcus.

Um segundo mecanismo importante através do qual as bactérias se tornam resistentes aos antibióticos beta-lactâmicos é a produção de enzimas capazes de inactivar ou modificar a droga antes que tenha a oportunidade de exercer o seu efeito sobre as bactérias.

Fonte: Mechanismsin Medicine

Nota do químico Dr. Marcos Eberlin Evolution in Action? [Evolução em ação?] Alguma coisa nova formada? Algum novo orgão, nova estrutura molecular, ou um espetáculo indescúlpavel de Design Químico Hiper Mega Inteligente, de estruturas com complexidade Irredutível, de uma mente mega super inteligente que criou não só estes espetáculos mega inteligentes de paredes celulares nano-moleculares, mas também mecanismos pré-estabelecidos de defesa, através da diversificação de moléculas e estruturas pré-existentes?

Você, que pensa um pouco, e sabe um pouco de Bio(Química) como eu, pois "evolution hopes you don't know Chemistry" ["evolucionistas esperam que você não saiba Química"] que avalie e decida. Os fatos estão ai, mas a conclusão, como nos papers da Nature e da Science [papéis da Natureza e da Ciência], que muitas vezes menospreza os dados, dando vazão à subjetividade, é toda sua. Livre-arbítiro, que as vezes decide pelo me engana que eu gosto.

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