Investigación
Una investigación con IA abre la puerta a desarrollar nuevos antibióticos para combatir bacterias
Los investigadores han obtenido el mapa más completo de las interacciones clave para la supervivencia de los microorganismos
Imagen de archivo de medicamentos.
Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han elaborado el mapa más completo hasta ahora sobre cómo se combinan e interactúan las proteínas para llevar a cabo funciones esenciales para la supervivencia de las bacterias, un proceso conocido como interactoma esencial.
La investigación se ha publicado en la revista 'eLife' y ha utilizado la herramienta de inteligencia artificial AlphaFold para predecir y modelar más de 1.400 interacciones. Los resultados han revelado detalles hasta ahora desconocidos de estos mecanismos y ofrecen nuevas posibilidades para el desarrollo de nuevos antibióticos.
Las bacterias llevan a cabo muchas funciones clave para su supervivencia, como la producción de la energía que necesitan, la replicación del ADN y la división celular para reproducirse, o la síntesis de la membrana celular para protegerse e interactuar con el entorno. En todos estos procesos se requiere una acción coordinada de un conjunto de proteínas que son esenciales y sin la cual la bacteria muere.
Por eso, conocer en detalle cómo se regulan estos procesos básicos, qué proteínas intervienen y como interactúan es fundamental para comprender los mecanismos de crecimiento, de reproducción y de supervivencia de las bacterias. Las técnicas experimentales utilizadas hasta ahora han permitido identificar millones de interacciones entre proteínas y miles de estructuras de estas proteínas, pero son datos en bruto que dan un número muy grande de falsos positivos, de interacciones que no tienen ningún valor.
Con los modelos de inteligencia artificial desarrollados recientemente, como AlphaFold2, se ha podido obtener estructuras de proteínas con una precisión similar a los métodos experimentales, y diferenciar entre interacciones genuinas entre proteínas y falsos positivos. Ahora, investigadores del departamento de Bioquímica y de Biología Molecular de la UAB han utilizado el modelo de inteligencia artificial AlphaFold2 para predecir el conjunto de interacciones entre proteínas que son esenciales para la supervivencia de las bacterias.
Se trata de 1.402 posibles interacciones que conforman el mapa más completo del interactoma esencial de las bacterias. «Creemos que estas estructuras son un referente para el desarrollo de nuevos antibióticos, ya que las moléculas que puedan inhibir estas interacciones se comportarían como antibióticos con mecanismos de acción insólitos», detalla el profesor de la UAB Marc Torrent, director de la investigación.
En la actividad de las bacterias intervienen entre 4.000 y 5.000 proteínas, conjunto que se denomina proteoma de las bacterias, y que da lugar a un interactoma que podría llegar a contar con 20 millones de interacciones posibles, y que son vitales para la supervivencia de la bacteria.
El equipo de investigación ha comparado sus predicciones con 140 interacciones entre proteínas que se habían obtenido experimentalmente con anterioridad, y donde un total de 113 fueron predichas por la IA con mucha precisión. Los investigadores consideran que muchos de los complejos de interacción entre proteínas que se pueden encontrar en las bases de datos experimentales podrían tratarse de falsos positivos.
La comprensión detallada de la estructura de los nuevos complejos de proteínas descubiertos aportan nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares que tienen lugar en estos procesos vitales para las bacterias. Estos datos, destacan los investigadores, obran el camino para la obtención de nuevos antibióticos.