Trayectoria Profesional
2000: Licenciado en Biotecnología, Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario.
Tesina: “Operón Glucógeno en Mesorhizobium loti. Rol del glucógeno en el proceso simbiótico de nodulación”, en el Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martin – Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Director: Dr. Rodolfo Ugalde
2002-2008: Doctorado en Ciencias Biológicas
Titulo: “Evolución molecular de metalo-beta-lactamasas”
Área Biofísica, Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario, e Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Director: Dr. Alejandro Vila
2008-2010: Posdoctorado, en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Director: Dr. Alejandro Vila
2011-p:Investigador Asistente CONICET
2012-2015: Posdoctorado, Department of Biochemistry, University of Zürich, Switzerland. Director: Prof. Dr. Andreas Plückthun
- 2012 Novartis Foundation Fellowship
- 2012-2014 Marie Curie International Incoming Fellowship (EU)
2002-p Docente Universitario, Área Biofísica, Departamento de Química Biológica. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario.
Líneas de Investigación
Las bacterias han desarrollado diversos mecanismos de resistencia para sobrevivir a la acción de los antibióticos. La presión de selección ejercida por el excesivo uso de antibióticos tanto en humanos como en actividades de agricultura y ganadería ayudo, lamentablemente, a la generación de bacterias multi-resistentes. Ante la falta de avances en el desarrollo de nuevas drogas para tratar estos microorganismos multi-resistentes, se debió emplear nuevamente fármacos que estaban parcialmente en desuso, como los antibióticos de la familia de las polimixinas, que representan hoy en día la última opción en la terapia clínica. Las polimixinas son antibióticos lipopeptídicos cíclicos policatiónicos no-ribosomales descubiertas en 1947. Sin embargo, en la década de 1970, el uso clínico de colistina (también conocida como polimixina E) y polimixina B se había limitado debido a su grave nefrotoxicidad y neurotoxicidad después de la administración parenteral. En las bacterias Gram-negativas, la membrana externa actúa como una barrera de permeabilidad selectiva. Esta estructura está compuesta por lípidos y proteínas que forman una bicapa donde las regiones hidrofóbicas se encuentran orientadas hacia el interior y las regiones hidrofílicas hacia el exterior. El lipopolisacárido bacteriano (LPS) conforma la parte mayoritaria de la capa externa de la membrana externa de bacterias Gram-negativas. El LPS está compuesto por tres dominios: el lípido A (más interno), un núcleo de oligosacáridos, y la cadena de antígeno O (más externa). Entre ellos, el dominio más importante es el lípido A, que sirve como un ancla hidrofóbica con sus ácidos grasos para estabilizar la estructura general de la membrana externa.
Las polimixinas actúan como agentes antimicrobianos mediante la unión selectiva a la fracción de lípido A del LPS de la membrana externa y, posteriormente, generando la desintegración de las membranas bacterianas y la consecuente lisis celular.
Las bacterias emplean varios mecanismos para protegerse de los péptidos antimicrobianos catiónicos, tales como la polimixina B y colistina. Estas estrategias incluyen alteraciones de sus LPS, que tienen cargas negativas y son los objetivos iniciales de polimixinas. Tales alteraciones son modificaciones covalentes de la fracción de lípido A de LPS a través de la adición de grupos con carga positiva como fosfoetanolamina (pEtN) y 4-amino-4-desoxi-L-arabinosa (L-Ara4N), entre otras. De esta manera se neutraliza los fosfatos del lípido A y la afinidad por polimixinas se reduce drásticamente, por lo que no logran unirse al lípido A y su acción antimicrobiana no puede llevarse a cabo.
En bacterias con resistencia intrínseca a polimixinas, ciertos estímulos ambientales activan los sistemas de dos componentes PhoP / PhoQ y PmrA / PmrB, derivando en la sobreexpresión de los genes modificadores de LPS. Este mecanismo de resistencia a polimixinas involucra únicamente mutaciones cromosomales.
En noviembre de 2015 se describió por primera vez un caso de resistencia adquirida a colistina mediado por el gen mcr-1 presente en un plásmido transmisible identificado en cepas de E. coli en China, proveniente de cepas de ganado porcino. A partir de entonces, se han multiplicado informes de cepas clínicas con resistencia a colistina en todo el mundo. El descubrimiento y la rápida propagación de este mecanismo presentan un panorama alarmante, ya que la adquisición del gen mcr-1 por Enterobacterias que posean a su vez actividad carbapenemasa, dan lugar a cepas resistentes a todos las drogas disponibles, y por ende, intratables.
En nuestro grupo, estudiamos los determinantes estructurales y bioquímicos de la resistencia a colistina adquirida en bacterias patógenas y oportunistas debido a la presencia del gen mcr-1 en plásmidos transmisibles. La proteína de membrana MCR, responsable de generar resistencia adquirida a polimixinas (por ej. colistina), es una metalo enzima con un dominio catalitico periplasmatico y un dominio transmembrana.
Tesinistas
Gina Dotta
Publicaciones Seleccionadas
- Gonzalez MM, Abriata LA, Tomatis PE and Vila AJ. “Optimization of Conformational Dynamics in an Epistatic Evolutionary Trajectory”. Molecular Biology and Evolution (2016) Mar 15. doi: 10.1093/molbev/msw052
- González JM, Meini MR, Tomatis PE, Medrano Martín FJ, Cricco JA, Vila AJ. “Metallo- β -lactamases challenge low ZnII conditions by tuning metal-ligand interactions”. Nature Chemical Biology (2012).
- Tomatis PE, Fabiane SM, Simona F, Carloni P, Sutton BJ, Vila AJ. “Adaptive protein evolution grants organismal fitness by improving catalysis and flexibility”. Proceedings of the National Academic of Science of USA (2008) Dec 30;105(52):20605-10
- Tomatis PE, Rasia RM, Segovia L, Vila AJ. “Mimicking natural evolution in metallo-b-lactamases through second-shell ligand mutations”; Proceedings of the National Academic of Science of USA (2005). Vol. 102, Nº 39, Pág. 13761-13766.
- Meini MR, Tomatis PE, Weinreich DM and Vila AJ. “Quantitative Description of a Protein Fitness Landscape Based on Molecular Features”. Molecular Biology and Evolution (2015) 32 (7): 1774-1787.
Colaboradores
Fernando Pasteran (Instituto Malbran)
Roberto G. Melano (U. Toronto)
