Estudio de la actividad antimicrobiana de la endolisina CjPMurNAc24EKAX recombinante identificada en secuencias de genomas de fagos de Campylobacter jejuni

Abstract

La Resistencia a los Antimicrobianos (RAM) es una de las mayores amenazas para la salud global del siglo XXI, con millones de muertes anuales asociadas y proyecciones económicas catastróficas. Factores como el cambio climático, el uso inadecuado de antibióticos durante la pandemia de COVID-19 y la contaminación farmacéutica agrava el problema. Además, la escasa innovación en la producción o generación de nuevos antibióticos hace urgente la búsqueda de terapias alternativas. Esta tesis se enfoca en la exploración y creación de soluciones a través de endolisinas, que son enzimas procedentes de bacteriófagos capaces de hidrolizar exclusivamente la pared celular bacteriana. Debido a su acción específica contra la pared celular de las bacterias, baja probabilidad de generar resistencia en los microorganismos sobre los que actúan y a su capacidad catalítica sobre cualquier tipo de bacteria, incluidas las que son resistentes a múltiples antibióticos, estas enzimas constituyen una opción prometedora. La investigación se enfocó en la producción recombinante de una endolisina perteneciente a la familia Glicosil Hidrolasas 24 (GH24) (CjPMurNAc24EKAX), con un dominio estructural de la clase Signal Arrest Release (SAR), extraída y reconocida en el genoma de un bacteriófago Campylobacter jejuni (BMBo_CjP_006). El objetivo de esta tesis fue evaluar la capacidad antimicrobiana frente a Escherichia coli ATTCC25922. Se identificó la secuencia genética codificante de la endolisina usando herramientas bioinformáticas y, después, se clonó en un plásmido de expresión (pET29a(+)) para que se pudiera expresar en células competentes de E. coli: BL21(DE3), DH5α y Rosetta-Gami (DE3). Se optimizó la producción de la proteína recombinante, determinando que la célula competente E. coli BL21(DE3), el medio de cultivo Terrific Broth (TB) y 12 horas de inducción fueron las condiciones ideales para la producción de la endolisina, obteniendo un rendimiento de hasta 150 mg · L-1 de medio de cultivo. La endolisina CjPMurNAc24EKAX presentó un rendimiento ideal a pH 7 y 8, así como temperaturas óptimas de 40°C y 25°C, en función de su actividad glucosaminidasa y endopeptidasa, respectivamente. El acoplamiento molecular confirmó su afinidad por el peptidoglicano de la pared celular bacteriana, su sustrato natural. Se observó que la endolisina tenía un notable poder catalítico para inhibir el crecimiento de E. coli ATCC25922 en un 100% durante dos minutos de incubación con la endolisina; este hallazgo se registró tanto con y sin el agente quelante EDTA, por lo cual no dependía del pretratamiento de la cepa con EDTA. La investigación muestra que la endolisina CjPMurNAc24EKAX tiene el potencial de ser aplicado como un agente antimicrobiano. Las características de la endolisina estudiada, la convierten en una alternativa que puede ser usado para desarrollar tratamiento contra bacterias que son resistentes a los antibióticos, lo que establece las bases para futuras investigaciones en ingeniería de proteínas y aplicaciones biotecnológicas (enzibióticos).