Proyecto de investigación:
Búsqueda de inhibidores de enzimas de la ruta shikimato como blanco para la obtención de un nuevo fármaco contra staphylococcus aureus resistente a meticilina.

Nombre del investigador responsable:
Téllez Valencia Alfredo
Nombre de la red de colaboración:
Diseño de fármacos antibacterianos
Nombre del cuerpo académico:
Biomedicina y Salud UJED-CA-123
Investigadores participantes
Universidad Juárez del Estado de Durango (UJED-CA-123Biomedicina y Salud)
*Téllez Valencia Alfredo

*Cisneros Martínez Jorge Arturo

*Gómez Palacio Gastelum Marcelo
*Méndez Hernández Edna Madai

Universidad Autónoma Metropolitana Cuajimalpa
*Nájera Peña Hugo

*Rojo Domínguez Arturo

*Vázquez Contreras Edgar

Universidad Autónoma de México

*Castillo Bocanegra Rafael

*Yépez Mulia Lilián

*Hernández Campos María Alicia
Área de conocimiento:
Multiárea
Disciplina:
Multidisciplinaria
Fecha en que inicia el proyecto:
1 de enero, 2016
Tipo de financiamiento con que se realiza el proyecto:
Externo (otorgado por alguna institución distinta a la UJED).
Fuente de financiamiento:
PRODEP
Nombre de la convocatoria mediante la cual se obtuvo el apoyo (nombre, tipo y año).
Integración de redes temáticas de colaboración académica 2015

Información del protocolo

Protocolo

Las infecciones nosocomiales (IN), son un problema de importancia clínica y epidemiológica debido a que condicionan mayores tasas de morbilidad y mortalidad, con un incremento consecuente en el costo social de años de vida potencialmente perdidos, años de vida saludables inutilizados por muerte prematura o vividos con discapacidades, lo cual se suma al incremento en los días de hospitalización y al gasto económico. El término nosocomial aplica a cualquier enfermedad contraída por un paciente mientras se encontraba bajo cuidados médicos. Las IN conocidas también como asociadas o adquiridas en el hospital (IAH) son aquellas infecciones que desarrolló el paciente durante las 48 horas de haber ingresado o después de su estadía en el hospital, las cuales no estaban presentes, ni en periodo de incubación en el momento de la admisión (NOM-045-SSA2-2005). Algunos estudios indican que las IN ocurren en un 5-10% en todos los hospitales de Europa y Norteamérica, y más del 40% en partes de Asia, América latina y África subsahariana. En México la frecuencia de IN varía desde 2.1 hasta 15.8%. A nivel mundial se reportan de 10-15 millones de IN al año, esto significa un total de 1.4 millones de pacientes, con una letalidad del 1% (>100,000 muertes) y un costo mayor a los 30,000 millones de dólares por año. El costo promedio de un paciente sin adquirir una IN se estima en 44,000 dólares, mientras que el costo de un paciente con el mismo diagnóstico y la misma severidad de la enfermedad que adquiere una IN es de 173,000 dólares. El 90% de las IN, son causadas por bacterias, tales como; Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Bacillus cereus, Acinetobacter spp., Enterococci, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella spp., Serratia marcescens y Klebsiella pneumoniae. Pero los patógenos nosocomiales más frecuentes han sido E. coli, S. aureus, Enterococci y P. aeruginosa. La red hospitalaria de vigilancia epidemiológica (RHOVE) en México, reportó en 2012 que los microorganismos con mayor prevalencia asociados a infecciones nosocomiales son: P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, S. epidermidis, K. pneumoniae, Enterobacter spp., y Candida albicans, con un promedio de 87 brotes en unidades hospitalarias del país. El costo por día/cama en el servicio de unidad de cuidados intensivos (UCIN) es de $2,450 a 6,277, con un total de $17,696,125 a 45,335,632 anuales. Sin embargo, estas cifras se ven hasta tres veces incrementadas cuando los microorganismos causantes de la IN presentan multiresistencia a los antibióticos, un ejemplo de ello son las cepas de S. aureus resistentes a meticilina. La red de vigilancia de resistencia antimicrobiana (AMR) de América latina, publicó en el 2013, una lista de los patógenos hospitalarios y de la comunidad que deben estar bajo vigilancia. Las bacterias nosocomiales son; Enterococcus spp., K. pneumoniae, Acinetobacter spp, P. aeruginosa, S. aureus, E. coli y Enterobacter spp. Mientras que los patógenos adquiridos en la comunidad incluyen; Salmonella spp., Shigella spp., Vibrio cholerae, E. coli, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, S. pneumoniae, Haemophilus influenzae, Campylobacter, Streptococcus ß-hemolytico y S. aureus. En este sentido, S. aureus es un microorganismo de gran importancia médica. Desde su descubrimiento en 1880, se le ha reconocido como el patógeno nosocomial más importante, causante de infecciones humanas en todo el mundo. Aproximadamente el 20% de los individuos son colonizados constantemente por vía oral, y el 30% son colonizados intermitentemente. Posee la capacidad excepcional de adquirir resistencia a los antibióticos y provocar una gran cantidad de infecciones que varían desde infecciones leves en la piel hasta neumonía necrotizante fatal. S. aureus pertenece a la familia Microccocaceae, género Staphylococcus, el cual contiene más de 30 especies diferentes y muchas de éstas son habitantes naturales de la piel y las membranas mucosas del hombre. El principal impacto de este patógeno se debe a las cepas de S. aureus resistentes a meticilina (SARM), término utilizado para describir a las cepas de S. aureus resistentes a meticilina y otros antibióticos ß-lactámicos (penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos) así como a antibacterianos no relacionados estructuralmente como tetraciclinas, macrólidos, quinolinas y aminoglucósidos. Estas cepas se encontraban limitadas al ámbito hospitalario (SARM-AH), ocasionando brotes nosocomiales en todo el mundo. Sin embargo, a partir de 1990 comenzaron a aparecer cepas de SARM adquiridas en la comunidad (SARM-AC), esto ha generado un gran problema de impacto mundial. S. aureus posee un alto grado de patogenicidad y es responsable de una amplia gama de enfermedades. Es la causa principal de infecciones del tracto respiratorio bajo, y la segunda causa de bacteremia nosocomial, neumonía e infecciones cardiovasculares. Produce lesiones superficiales de la piel, abscesos localizados en otros sitios, infecciones del sistema nervioso central, infecciones profundas como osteomielitis y endocarditis, así como del tracto urinario. Provoca intoxicación alimentaria al liberar sus enterotoxinas en los alimentos, produciendo el síndrome del choque tóxico por la liberación de superantígenos al torrente sanguíneo. Además, causa septicemia, impétigo y fiebres. Algunos síntomas clínicos distintos han sido descritos en pacientes con SARM-AC; estos incluyen fascitis necrotizante, síndrome de Waterhouse-Friderichsen, empiema, neumonía post-influenza, tromboflebitis séptica, artritis séptica y bacteremia. La pérdida de la eficacia de los tratamientos existentes para combatir las infecciones provocadas por SARM, la severidad de los efectos secundarios, la toxicidad, así como su precio más elevado; pero sobretodo, la aparición constante de cepas resistentes, crean la necesidad de buscar nuevos agentes contra esta bacteria. En este sentido, un enfoque es la búsqueda de inhibidores de enzimas importantes en el metabolismo de la bacteria, los cuales puedan servir como guías o líderes en el diseño de un nuevo fármaco en contra la misma. Bajo esta perspectiva, una ruta esencial en el metabolismo de S. aureus es la Ruta del Shikimato. Todos los organismos requieren compuestos aromáticos tales como aminoácidos aromáticos, vitamina K y ubiquinona para su metabolismo primario. Las plantas y los microorganismos producen estos a través de la síntesis de novo vía la Ruta del Shikimato. En plantas la ruta es funcional en los plástidos, mientras que en bacterias se lleva a cabo en el citosol. Los animales, en contraste, carecen de la Ruta del Shikimato y dependen de su dieta para obtenerlos. Las bacterias gastan más del 90% de su energía metabólica total en la biosíntesis de proteínas. Esta ruta en bacterias, se utiliza casi exclusivamente para sintetizar aminoácidos aromáticos. La Ruta del Shikimato une el metabolismo de los carbohidratos a la biosíntesis de compuestos aromáticos. La ruta inicia con la unión de dos precursores carbohidrato, la D-eritrosa 4-fosfato (E4P) de la ruta de las pentosas y el fosfoenolpiruvato (PEP) de la ruta de la glucólisis, los cuales son condensados a corismato, a través de una secuencia definida de siete pasos. Este metabolito es el precursor para cinco rutas distintas y un punto de ramificación para la producción de metabolitos aromáticos tales como aminoácidos aromáticos, vitamina K y E, coenzima Q y folatos. Dentro de las enzimas de la Ruta del Shikimato se encuentran la shikimato deshidrogenasa (SDH) y la shikimato cinasa (SK), consideradas como un excelente blanco para el diseño de fármacos antibacterianos.

Objetivo general

Caracterizar la shikimato deshidrogenasa y shikimato cinasa de Staphylococcus aureus resistente a meticilina y obtener moléculas capaces de inhibir su catálisis, las cuales puedan servir como líderes en el diseño de un nuevo fármaco contra esta bacteria.

Objetivos específicos

  1. Clonar y sobreexpresar el gen que codifica para la SaSK.

  2. Purificar y determinar los parámetros cinéticos de la SaSK.

  3. Realizar una caracterización fisicoquímica de la SaSDH y la SaSK.

  4. Buscar moléculas pequeñas mediante cribado de alta eficiencia (HTS) que tengan la capacidad de inhibir a la SaSDH y a la SaSK.

  5. Caracterizar el mecanismo de inhibición de estas moléculas mediante cinética enzimática y calorimetría de titulación.

  6. Efectuar un análsis estructural mediante dinámica molecular de la interacción Enzima-inhibidor.

Metas propuestas

  1. Estancias cortas para profesores.
  2. Estancias cortas para estudiantes.
  3. Asistencia a congresos.
  4. Formación de Recursos Humanos.

Fuente de la información

Dirección de Posgrado e Investigación


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