103DISEÑO IN SILICO DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS DERIVADOS DE
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
RESUMEN
ABSTRACT
In silico design of phage-derived antimicrobial peptides for the
eradication of Enterococcus faecium.
DISEÑO IN SILICO DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS DERIVADOS DE
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.
1 Carreras de Nutrición y Dietética, y Medicina. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, 060101, Ecuador.
Autor de correspondencia:
Correo: igor.astudillo@espoch.edu.ec
Introducción: Enterococcus faecium ha generado creciente preocupación debido a su asociación con infecciones nosocomiales y resistencia a
antibióticos, siendo responsable de la mayoría de las infecciones por enterococos resistentes a la vancomicina (VRE) y formando biofilms que
confieren resistencia a antibióticos como linezolid y tigeciclina. Materiales y Métodos: Se diseñaron péptidos derivados de fagos vB_Efm_
LG62 y vB_EfKS5 para E. faecium. Se utilizó el servidor AMP Scanner vr.2 para identificar candidatos a péptidos antimicrobianos (PAMs), y
luego los servidores CellPPD, dPABB y ToxinPred para evaluar la penetración en células bacterianas, la erradicación de biofilms y la toxicidad,
respectivamente. Resultados: Se identificaron proteínas con actividad antibacteriana que sirvieron como base para la identificación de
PAMs, los cuales mostraron buena penetración celular, capacidad para erradicar biofilms y baja toxicidad. Discusión: Los PAMs derivados
de los fagos presentan dominios HNH y metaloproteasas dependientes de ATP, además de actividades putativas de factor sigma y NAMLAA
asociadas con la lisis bacteriana o la replicación de fagos. Conclusión: El diseño in silico de péptidos de fagos ofrece una solución prometedora
para tratar infecciones por E. faecium y otras bacterias, resaltando el potencial de los PAMs para avanzar en la terapia antimicrobiana ante
la resistencia a los antibióticos.
Palabras claves: Fagoterapia, péptidos antimicrobianos (PAMs), Enterococcus faecium, erradicación de biofilms, resistencia a los
antibióticos..
Introduction: Enterococcus faecium has raised growing concern due to its association with nosocomial infections and antibiotic resistance,
being responsible for most vancomycin-resistant enterococci (VRE) infections and forming biofilms that confer resistance to antibiotics such
as linezolid and tigecycline. Materials and Methods: Peptides derived from phages vB_Efm_LG62 and vB_EfKS5 were designed for E. faecium.
The AMP Scanner vr.2 server was used to identify candidates for antimicrobial peptides (AMPs), and then the servers CellPPD, dPABB, and
ToxinPred were used to evaluate penetration into bacterial cells, eradication of biofilms, and toxicity, respectively. Results: Proteins with
antibacterial activity were identified as a basis for the identification of AMPs, which showed good cell penetration, ability to eradicate
biofilms, and low toxicity. Discussion: AMPs derived from phages feature HNH domains and ATP-dependent metalloproteases, as well as
putative activities of sigma factor and NAMLAA associated with bacterial lysis or phage replication. Conclusion: The in silico design of phage
peptides offers a promising solution for treating E. faecium infections and other bacteria, highlighting the potential of AMPs to advance
antimicrobial therapy in the face of antibiotic resistance.
Keywords: Phage therapy, antimicrobial peptides (AMPs), Enterococcus faecium, biofilm eradication, antimicrobial resistance.
Facultad de
Salud PúblicaORIGINAL Historial del artículo: Recibido: 14/04/2024 · Aceptado: 26/06/2024 · Publicado: 23-07-2024
https://cssn.espoch.edu.ec
iD Igor Eduardo Astudillo Skliarova ⁽¹⁾
igor.astudillo@espoch.edu.ec
CSSNLa Ciencia al Servicio de la Salud y la Nutrición
REVISTA CIENTÍFICA DIGITAL
DOI: https://10.47187/cssn.Vol15.Iss1.276
104Igor Eduardo Astudillo Skliarova.Vol. 15 Número 1 2024
1. Introducción
Enterococcus faecium es una bacteria Gram-
positiva, anaerobia facultativa que presenta forma
de coco (esférica) las cuales se agrupan en cadenas
cortas y medianas (1). Esta bacteria vive de manera
comensal en el tracto gastrointestinal tanto de
humanos como de animales, pero también está
asociada a diversas infecciones nosocomiales,
como infecciones del tracto urinario, bacteriemias,
endocarditis y meningitis, especialmente en
pacientes inmunocomprometidos (2, 3). E. faecium
forma parte del grupo de bacterias ESKAPE, el
cual es un conjunto de patógenos oportunistas
que representan una creciente amenaza para la
salud pública debido a su capacidad de evadir los
mecanismos de acción de los antibióticos (4). E.
faecium y otras especies del género Enterococcus
incluyen una serie de nuevas variantes resistentes
a la vancomicina (5), el cual durante mucho
tiempo se ha considerado un antibiótico de
último recurso (6). E. faecium, en particular,
es la bacteria responsable de la mayoría de las
infecciones causadas por enterococos resistentes a
la vancomicina (VRE) (7). Adicionalmente, muchos
aislados de esta bacteria tienen la capacidad de
formar biofilms, los cuales muestran resistencia a
varios antibióticos, como el linezolid y la tigeciclina
(8).
La aparición y diseminación de cepas bacterianas
resistentes a antibióticos constituye en la
actualidad un grave problema de salud pública.
Según estimaciones de la Organización Mundial
de la Salud (OMS), se prevé que para el año
2050 habrá 10 millones de muertes cada año
causadas por bacterias resistentes a antibióticos
(9). En los últimos años, se han propuesto
diferentes estrategias alternativas para combatir
estas bacterias, las cuales incluyen el uso
de bacteriófagos (fagos) o combinación de
antibióticos (10). Los fagos son virus que infectan
específicamente bacterias. Estos se caracterizan
por ser más específicos que los antibióticos,
debido a que generalmente solo infectan cepas
bacterianas específicas (10). Debido a esto, el uso
de fagos como agentes terapéuticos presenta un
menor riesgo de causar disbiosis (11). A pesar de
la serie de ventajas que presenta la fagoterapia,
existen muy pocos ensayos clínicos donde se
demuestre su eficacia (12).
Los fagos siguen un ciclo de vida que implica varias
etapas. En primer lugar, el fago se adhiere a la
superficie de una bacteria específica y luego inyecta
su material genético en su interior. Una vez dentro,
el material genético del fago toma el control de la
maquinaria celular de la bacteria, obligándola a
producir múltiples copias de sí mismo. Estas copias
se ensamblan dentro de la bacteria y, finalmente,
la célula bacteriana se lisa, liberando nuevos fagos,
los cuales posteriormente proceden a infectar
otras células bacterianas cercanas, repitiendo el
ciclo de infección (13). Los fagos atemperados,
a diferencia de los virulentos, pueden seguir el
ciclo lisogénico, el cual implica la integración de
su genoma en el cromosoma bacteriano (14).
Este mecanismo permite a estos fagos transferir
genes bacterianos (durante la escisión de su DNA),
incluidos aquellos de resistencia a antibióticos,
en una población bacteriana (15). Debido a esta
capacidad de transferencia horizontal de genes,
los fagos atemperados no se consideran idóneos
para la fagoterapia (16).
Los fagos tienen un conjunto de genes que se
expresan en diferentes etapas de su ciclo de
vida (14). Los genes tempranos son aquellos que
se expresan temprano en la infección y están
involucrados principalmente en la regulación de
la transcripción y la replicación del DNA del fago,
así como en la toma de control de la maquinaria
molecular de la bacteria huésped (17). Por otro
lado, los genes tardíos se expresan más tarde
durante el proceso de infección y están implicados
en la síntesis de proteínas estructurales del fago,
necesarias para ensamblar nuevas partículas del
virus y, en muchos casos, en la lisis de la bacteria
(18). Esta división temporal en la expresión
génica de los fagos es esencial para coordinar
eficientemente la producción de nuevos fagos y
completar su ciclo de replicación. Los productos
de varios de estos genes pueden resultar tóxicos
para la bacteria huésped, lo que los convierte en
posibles candidatos que puedan ser considerados
agentes antibacterianos (19). Además, estas
proteínas podrían servir como punto de partida
para el desarrollo de péptidos antimicrobianos
(PAMs) (20), los cuales tienen una serie de ventajas
con relación a los antibióticos convencionales.
Entre estas, se incluye una aparición más lenta
de resistencia, una actividad de amplio espectro
contra los biofilms y la capacidad de modular
de forma positiva la respuesta inmunitaria del
huésped (21). Además, gracias a su pequeño
tamaño, los PAMs son más simples de diseñar,
sintetizar y optimizar (22).
El objetivo del presente estudio consistió en
identificar posibles PAMs mediante el análisis in
silico de los productos predichos de los marcos
abiertos de lectura (ORFs) del genoma de dos fagos
virulentos recientemente aislados, vB_Efm_LG62
y vB_EfKS5, que infectan específicamente a E.
1. Introducción
Enterococcus faecium es una bacteria Gram-
positiva, anaerobia facultativa que presenta forma
de coco (esférica) las cuales se agrupan en cadenas
cortas y medianas (1). Esta bacteria vive de manera
comensal en el tracto gastrointestinal tanto de
humanos como de animales, pero también está
asociada a diversas infecciones nosocomiales,
como infecciones del tracto urinario, bacteriemias,
endocarditis y meningitis, especialmente en
pacientes inmunocomprometidos (2, 3). E. faecium
forma parte del grupo de bacterias ESKAPE, el
cual es un conjunto de patógenos oportunistas
que representan una creciente amenaza para la
salud pública debido a su capacidad de evadir los
mecanismos de acción de los antibióticos (4). E.
faecium y otras especies del género Enterococcus
incluyen una serie de nuevas variantes resistentes
a la vancomicina (5), el cual durante mucho
tiempo se ha considerado un antibiótico de
último recurso (6). E. faecium, en particular,
es la bacteria responsable de la mayoría de las
infecciones causadas por enterococos resistentes a
la vancomicina (VRE) (7). Adicionalmente, muchos
aislados de esta bacteria tienen la capacidad de
formar biofilms, los cuales muestran resistencia a
varios antibióticos, como el linezolid y la tigeciclina
(8).
La aparición y diseminación de cepas bacterianas
resistentes a antibióticos constituye en la
actualidad un grave problema de salud pública.
Según estimaciones de la Organización Mundial
de la Salud (OMS), se prevé que para el año
2050 habrá 10 millones de muertes cada año
causadas por bacterias resistentes a antibióticos
(9). En los últimos años, se han propuesto
diferentes estrategias alternativas para combatir
estas bacterias, las cuales incluyen el uso
de bacteriófagos (fagos) o combinación de
antibióticos (10). Los fagos son virus que infectan
específicamente bacterias. Estos se caracterizan
por ser más específicos que los antibióticos,
debido a que generalmente solo infectan cepas
bacterianas específicas (10). Debido a esto, el uso
de fagos como agentes terapéuticos presenta un
menor riesgo de causar disbiosis (11). A pesar de
la serie de ventajas que presenta la fagoterapia,
existen muy pocos ensayos clínicos donde se
demuestre su eficacia (12).
Los fagos siguen un ciclo de vida que implica varias
etapas. En primer lugar, el fago se adhiere a la
superficie de una bacteria específica y luego inyecta
su material genético en su interior. Una vez dentro,
el material genético del fago toma el control de la
maquinaria celular de la bacteria, obligándola a
producir múltiples copias de sí mismo. Estas copias
se ensamblan dentro de la bacteria y, finalmente,
la célula bacteriana se lisa, liberando nuevos fagos,
los cuales posteriormente proceden a infectar
otras células bacterianas cercanas, repitiendo el
ciclo de infección (13). Los fagos atemperados,
a diferencia de los virulentos, pueden seguir el
ciclo lisogénico, el cual implica la integración de
su genoma en el cromosoma bacteriano (14).
Este mecanismo permite a estos fagos transferir
genes bacterianos (durante la escisión de su DNA),
incluidos aquellos de resistencia a antibióticos,
en una población bacteriana (15). Debido a esta
capacidad de transferencia horizontal de genes,
los fagos atemperados no se consideran idóneos
para la fagoterapia (16).
Los fagos tienen un conjunto de genes que se
expresan en diferentes etapas de su ciclo de
vida (14). Los genes tempranos son aquellos que
se expresan temprano en la infección y están
involucrados principalmente en la regulación de
la transcripción y la replicación del DNA del fago,
así como en la toma de control de la maquinaria
molecular de la bacteria huésped (17). Por otro
lado, los genes tardíos se expresan más tarde
durante el proceso de infección y están implicados
en la síntesis de proteínas estructurales del fago,
necesarias para ensamblar nuevas partículas del
virus y, en muchos casos, en la lisis de la bacteria
(18). Esta división temporal en la expresión
génica de los fagos es esencial para coordinar
eficientemente la producción de nuevos fagos y
completar su ciclo de replicación. Los productos
de varios de estos genes pueden resultar tóxicos
para la bacteria huésped, lo que los convierte en
posibles candidatos que puedan ser considerados
agentes antibacterianos (19). Además, estas
proteínas podrían servir como punto de partida
para el desarrollo de péptidos antimicrobianos
(PAMs) (20), los cuales tienen una serie de ventajas
con relación a los antibióticos convencionales.
Entre estas, se incluye una aparición más lenta
de resistencia, una actividad de amplio espectro
contra los biofilms y la capacidad de modular
de forma positiva la respuesta inmunitaria del
huésped (21). Además, gracias a su pequeño
tamaño, los PAMs son más simples de diseñar,
sintetizar y optimizar (22).
El objetivo del presente estudio consistió en
identificar posibles PAMs mediante el análisis in
silico de los productos predichos de los marcos
abiertos de lectura (ORFs) del genoma de dos fagos
virulentos recientemente aislados, vB_Efm_LG62
y vB_EfKS5, que infectan específicamente a E.
105DISEÑO IN SILICO DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS DERIVADOS DE
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
faecium. Además, se buscó determinar el potencial
de los PAMs identificados para penetrar en la
célula bacteriana y combatir los biofilms.
2. Metodología
3. Resultados
2.1 Determinación de los ORFs de los fagos vB_
Efm_LG62 y vB_EfKS5.
Las secuencias de los fagos vB_Efm_LG62
(OP018674.1) y vB_EfKS5 (OQ297175.1) fueron
obtenidas usando la base de datos del Centro
Nacional para la Información Biotecnológica (NCBI
por sus siglas en inglés) (https://www.ncbi.nlm.
nih.gov/). Los ORFs se determinaron mediante
el uso del servidor web PHAge Search Tool with
Enhanced Sequence Translation (PHASTEST) (23,
24), el cual permite identificar, anotar y visualizar
las secuencias de fagos y plásmidos.
2.2 Identificación de PAMs.
Para identificar los PAMs, se analizó cada uno
de los productos predichos de los ORFs de
los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 usando el
servidor Antimicrobial Peptide (AMP) Scanner
vr.2. Este servidor utiliza técnicas de aprendizaje
profundo para mejorar el reconocimiento de
PAMs, basado en un modelo de red neuronal
con capas convolucionales y recurrentes que
aprovechan la composición de secuencia primaria
para identificar AMPs de manera efectiva (25).
Para llevar a cabo la identificación de los AMPs,
la secuencia de aminoácidos de la proteína en
formato FASTA se ingresó en el servidor. Los
péptidos con una probabilidad superior a 0.5,
fueron considerados antimicrobianos potenciales.
2.3 Penetración de la célula bacteriana.
La capacidad de los PAMs para penetrar en la
célula bacteriana es esencial para su efectividad
en la erradicación del patógeno. Esta capacidad
fue predicha en el presente estudio usando el
servidor Designing of Cell Penetrating Peptides
(CellPPD), el cual utiliza modelos de máquinas
de vectores de soporte (SVM) para predecir y
diseñar péptidos penetrantes en células (CPPs)
mediante el análisis de características como la
composición de aminoácidos y perfiles binarios
de secuencias de péptidos (26). Los posibles AMPs
fueron ingresados en el servidor y aquellos con
una puntuación SVM superior a 0.00 fueron
considerados capaces de penetrar la célula
bacteriana.
2.4 Actividad anti-biofilm.
Los biofilms representan un desafío significativo
en la lucha contra los patógenos, ya que les
proporcionan protección y resistencia a los
tratamientos antimicrobianos (27). Para predecir
la capacidad del péptido para erradicar biofilms,
se utilizó el servidor dPABB. El algoritmo
de Diseño de Péptidos Contra Biopelículas
Bacterianas (dPABB) se basa en el análisis
de la composición de aminoácidos, residuos
seleccionados y posición de los residuos. Los
PAMs predichos se ingresaron en el servidor y,
dependiendo de su composición completa de
aminoácidos, características específicas de los
residuos y preferencia posicional de los mismos,
se observaron los modelos de SVM y entorno
para análisis del conocimiento de la Universidad
de Waikato (WEKA) desplegados en dPABBs para
encontrar potenciales péptidos con la habilidad
de erradicar biofilms (28). Los péptidos que
obtuvieron una puntuación SVM superior a 0.00
y una puntuación WEKA superior a 0.50 fueron
identificados como capaces de erradicar biofilms.
2.5 Predicción de toxicidad.
Diseñar PAMs requiere una cuidadosa
consideración de la toxicidad del péptido. En
el presente trabajo se utilizó la herramienta
ToxinPred. El programa reconoce residuos
específicos de ciertos aminoácidos, incluidos
Cys, His, Asn y Pro, y su colocación en diferentes
posiciones que los hacen tóxicos (20, 29). De igual
forma, esta herramienta emplea modelos de SVM
para predecir la toxicidad de los péptidos. Los
péptidos con una puntuación de SVM inferior a
0.00 fueron identificados como no tóxicos.
3.1 ORFs de los fagos vB_Efm_LG62 y
vB_EfKS5.
Los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 poseen
genomas de DNA de doble cadena con 42,236
y 59,246 pares de bases (pb), respectivamente
(30, 31). El análisis de los genomas de los fagos
vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 demostró que codifican
66 y 122 proteínas, respectivamente (Fig. 1).
Los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 presentan
respectivamente 12 y 17 proteínas con una
función predicha, siendo las proteínas restantes
putativas.
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
faecium. Además, se buscó determinar el potencial
de los PAMs identificados para penetrar en la
célula bacteriana y combatir los biofilms.
2. Metodología
3. Resultados
2.1 Determinación de los ORFs de los fagos vB_
Efm_LG62 y vB_EfKS5.
Las secuencias de los fagos vB_Efm_LG62
(OP018674.1) y vB_EfKS5 (OQ297175.1) fueron
obtenidas usando la base de datos del Centro
Nacional para la Información Biotecnológica (NCBI
por sus siglas en inglés) (https://www.ncbi.nlm.
nih.gov/). Los ORFs se determinaron mediante
el uso del servidor web PHAge Search Tool with
Enhanced Sequence Translation (PHASTEST) (23,
24), el cual permite identificar, anotar y visualizar
las secuencias de fagos y plásmidos.
2.2 Identificación de PAMs.
Para identificar los PAMs, se analizó cada uno
de los productos predichos de los ORFs de
los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 usando el
servidor Antimicrobial Peptide (AMP) Scanner
vr.2. Este servidor utiliza técnicas de aprendizaje
profundo para mejorar el reconocimiento de
PAMs, basado en un modelo de red neuronal
con capas convolucionales y recurrentes que
aprovechan la composición de secuencia primaria
para identificar AMPs de manera efectiva (25).
Para llevar a cabo la identificación de los AMPs,
la secuencia de aminoácidos de la proteína en
formato FASTA se ingresó en el servidor. Los
péptidos con una probabilidad superior a 0.5,
fueron considerados antimicrobianos potenciales.
2.3 Penetración de la célula bacteriana.
La capacidad de los PAMs para penetrar en la
célula bacteriana es esencial para su efectividad
en la erradicación del patógeno. Esta capacidad
fue predicha en el presente estudio usando el
servidor Designing of Cell Penetrating Peptides
(CellPPD), el cual utiliza modelos de máquinas
de vectores de soporte (SVM) para predecir y
diseñar péptidos penetrantes en células (CPPs)
mediante el análisis de características como la
composición de aminoácidos y perfiles binarios
de secuencias de péptidos (26). Los posibles AMPs
fueron ingresados en el servidor y aquellos con
una puntuación SVM superior a 0.00 fueron
considerados capaces de penetrar la célula
bacteriana.
2.4 Actividad anti-biofilm.
Los biofilms representan un desafío significativo
en la lucha contra los patógenos, ya que les
proporcionan protección y resistencia a los
tratamientos antimicrobianos (27). Para predecir
la capacidad del péptido para erradicar biofilms,
se utilizó el servidor dPABB. El algoritmo
de Diseño de Péptidos Contra Biopelículas
Bacterianas (dPABB) se basa en el análisis
de la composición de aminoácidos, residuos
seleccionados y posición de los residuos. Los
PAMs predichos se ingresaron en el servidor y,
dependiendo de su composición completa de
aminoácidos, características específicas de los
residuos y preferencia posicional de los mismos,
se observaron los modelos de SVM y entorno
para análisis del conocimiento de la Universidad
de Waikato (WEKA) desplegados en dPABBs para
encontrar potenciales péptidos con la habilidad
de erradicar biofilms (28). Los péptidos que
obtuvieron una puntuación SVM superior a 0.00
y una puntuación WEKA superior a 0.50 fueron
identificados como capaces de erradicar biofilms.
2.5 Predicción de toxicidad.
Diseñar PAMs requiere una cuidadosa
consideración de la toxicidad del péptido. En
el presente trabajo se utilizó la herramienta
ToxinPred. El programa reconoce residuos
específicos de ciertos aminoácidos, incluidos
Cys, His, Asn y Pro, y su colocación en diferentes
posiciones que los hacen tóxicos (20, 29). De igual
forma, esta herramienta emplea modelos de SVM
para predecir la toxicidad de los péptidos. Los
péptidos con una puntuación de SVM inferior a
0.00 fueron identificados como no tóxicos.
3.1 ORFs de los fagos vB_Efm_LG62 y
vB_EfKS5.
Los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 poseen
genomas de DNA de doble cadena con 42,236
y 59,246 pares de bases (pb), respectivamente
(30, 31). El análisis de los genomas de los fagos
vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 demostró que codifican
66 y 122 proteínas, respectivamente (Fig. 1).
Los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5 presentan
respectivamente 12 y 17 proteínas con una
función predicha, siendo las proteínas restantes
putativas.
106Igor Eduardo Astudillo Skliarova.Vol. 15 Número 1 2024
3.2 Identificación de proteínas con potencial
antibacteriano en los genomas de los fagos
vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5.
Utilizando el servidor AMP Scanner Vr. 2, se
analizaron exhaustivamente todas las proteínas,
incluyendo aquellas con funciones predichas y
putativas, con el fin de identificar aquellas con
a)
b)
Figura 1: Mapa genómico lineal de los fagos Enterococcus vB_Efm_
LG62 (a) y Enterococcus vB_EfKS5 (b) elaborado con ayuda del
servidor PHASTEST (23). Diferentes grupos funcionales de ambos
fagos se indican con diferentes colores, según su función.
Tabla 1: Proteínas con actividad antimicrobiana codificadas por el genoma de los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5.
*Coding sequence – Secuencia de codificación
potencial antimicrobiano. De las 66 proteínas del
fago vB_Efm_LG62, se identificaron 9 con actividad
antimicrobiana predicha. De manera similar, de
las 122 proteínas del fago vB_EfKS5, también
se seleccionaron 9 con actividad antimicrobiana
predicha. Estas proteínas se detallan en la Tabla
1, donde destacan principalmente aquellas con
dominios endonucleasa homing (HNH), factor
sigma putativo, N-acetilmuramoil-L-alanina
amidasa (NAMLAA), lisinas y metaloproteasas
dependientes de ATP. En este estudio, se
priorizaron las proteínas con función putativa,
ya que, aunque no se conocen, desempeñan un
papel crucial en la replicación y toma de control
de la célula bacteriana por parte del fago, lo que
las convierte en candidatos potenciales para el
diseño de PAMs.
Identificación de PAMs capaces de penetrar las
células bacterianas y erradicar biofilms.
Después de identificar las proteínas codificadas
por los genomas de los fagos con actividades
antimicrobianas, estas sirvieron como punto
de partida para la identificación de PAMs, lo
cual se llevó a cabo con el servidor dPABB. Se
seleccionaron aquellos péptidos (Tabla 2 y 3) que,
además de predecirse que tienen la capacidad de
penetrar en la célula bacteriana, también se prevé
que posean actividad para erradicar biofilms y que
no sean tóxicos para el huésped que padece la
infección. La actividad antimicrobiana de estos
péptidos se confirmó con ayuda del servidor
AMP Scanner Vr. 2. Los péptidos identificados
se caracterizan por tener mejores niveles de
penetración en células y biofilms que las proteínas
debido a su menor tamaño (32) y constituyen
la parte activa de las proteínas con actividad
antimicrobiana.
Fago Posición CDS* Identificación de proteína Función putativa o grupo de proteína al
que pertenece Probabilidad de predicción
vB_Efm_LG62
6294..7013 UUW40464.1 Endonucleasa asociada a intrón 0.9939
19194..20171 UUW40476.1 NAMLAA 0.9967
24752..24970 UUW40482.1 Proteína hipotética 0.6564
30594..30755 UUW40493.1 Proteína hipotética 0.9983
32040..32555 UUW40496.1 Endonucleasa homing 0.9939
34907..35197 UUW40508.1 Proteína hipotética 0.9005
38662..39150 UUW40515.1 Endonucleasa homing 0.9899
39736..40128 UUW40518.1 Endonucleasa homing 0.9851
40717..41229 UUW40520.1 Endonucleasa homing 0.9989
vB_EfKS5
264..533 WDS60669.1 Proteína hipotética 0.9999
6819..7154 WDS60690.1 Proteína hipotética 0.7187
10454..11149 WDS60701.1 Metaloproteasa dependiente de ATP 0.9184
13136..13648 WDS60707.1 Endonucleasa homing 0.9066
17996..18628 WDS60720.1 Factor sigma putativo 0.6772
32053..32766 WDS60753.1 NAMLAA 0.9894
55025..55162 WDS60781.1 Proteína hipotética 0.9999
55187..55447 WDS60782.1 Glutaredoxina putativa 0.7043
55651..55953 WDS60784.1 Proteína hipotética 0.8588
3.2 Identificación de proteínas con potencial
antibacteriano en los genomas de los fagos
vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5.
Utilizando el servidor AMP Scanner Vr. 2, se
analizaron exhaustivamente todas las proteínas,
incluyendo aquellas con funciones predichas y
putativas, con el fin de identificar aquellas con
a)
b)
Figura 1: Mapa genómico lineal de los fagos Enterococcus vB_Efm_
LG62 (a) y Enterococcus vB_EfKS5 (b) elaborado con ayuda del
servidor PHASTEST (23). Diferentes grupos funcionales de ambos
fagos se indican con diferentes colores, según su función.
Tabla 1: Proteínas con actividad antimicrobiana codificadas por el genoma de los fagos vB_Efm_LG62 y vB_EfKS5.
*Coding sequence – Secuencia de codificación
potencial antimicrobiano. De las 66 proteínas del
fago vB_Efm_LG62, se identificaron 9 con actividad
antimicrobiana predicha. De manera similar, de
las 122 proteínas del fago vB_EfKS5, también
se seleccionaron 9 con actividad antimicrobiana
predicha. Estas proteínas se detallan en la Tabla
1, donde destacan principalmente aquellas con
dominios endonucleasa homing (HNH), factor
sigma putativo, N-acetilmuramoil-L-alanina
amidasa (NAMLAA), lisinas y metaloproteasas
dependientes de ATP. En este estudio, se
priorizaron las proteínas con función putativa,
ya que, aunque no se conocen, desempeñan un
papel crucial en la replicación y toma de control
de la célula bacteriana por parte del fago, lo que
las convierte en candidatos potenciales para el
diseño de PAMs.
Identificación de PAMs capaces de penetrar las
células bacterianas y erradicar biofilms.
Después de identificar las proteínas codificadas
por los genomas de los fagos con actividades
antimicrobianas, estas sirvieron como punto
de partida para la identificación de PAMs, lo
cual se llevó a cabo con el servidor dPABB. Se
seleccionaron aquellos péptidos (Tabla 2 y 3) que,
además de predecirse que tienen la capacidad de
penetrar en la célula bacteriana, también se prevé
que posean actividad para erradicar biofilms y que
no sean tóxicos para el huésped que padece la
infección. La actividad antimicrobiana de estos
péptidos se confirmó con ayuda del servidor
AMP Scanner Vr. 2. Los péptidos identificados
se caracterizan por tener mejores niveles de
penetración en células y biofilms que las proteínas
debido a su menor tamaño (32) y constituyen
la parte activa de las proteínas con actividad
antimicrobiana.
Fago Posición CDS* Identificación de proteína Función putativa o grupo de proteína al
que pertenece Probabilidad de predicción
vB_Efm_LG62
6294..7013 UUW40464.1 Endonucleasa asociada a intrón 0.9939
19194..20171 UUW40476.1 NAMLAA 0.9967
24752..24970 UUW40482.1 Proteína hipotética 0.6564
30594..30755 UUW40493.1 Proteína hipotética 0.9983
32040..32555 UUW40496.1 Endonucleasa homing 0.9939
34907..35197 UUW40508.1 Proteína hipotética 0.9005
38662..39150 UUW40515.1 Endonucleasa homing 0.9899
39736..40128 UUW40518.1 Endonucleasa homing 0.9851
40717..41229 UUW40520.1 Endonucleasa homing 0.9989
vB_EfKS5
264..533 WDS60669.1 Proteína hipotética 0.9999
6819..7154 WDS60690.1 Proteína hipotética 0.7187
10454..11149 WDS60701.1 Metaloproteasa dependiente de ATP 0.9184
13136..13648 WDS60707.1 Endonucleasa homing 0.9066
17996..18628 WDS60720.1 Factor sigma putativo 0.6772
32053..32766 WDS60753.1 NAMLAA 0.9894
55025..55162 WDS60781.1 Proteína hipotética 0.9999
55187..55447 WDS60782.1 Glutaredoxina putativa 0.7043
55651..55953 WDS60784.1 Proteína hipotética 0.8588
107DISEÑO IN SILICO DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS DERIVADOS DE
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
Tabla 2: Péptidos antimicrobianos predichos a partir de las secuencias proteicas del fago vB_Efm_LG62.
Tabla 3: Péptidos antimicrobianos predichos a partir de las secuencias proteicas del fago vB_EfKS5.
Fago Identificación
de proteína Péptido antimicrobiano
Probabilidad
de predicción
de ser PAM
Actividad
Anti-biofilm
(puntuación
WEKA)
Toxicidad
(puntuación SVM)
Penetración celular
(puntuación SVM)
vB_Efm_LG62
UUW40464.1 HHISRCLRGLSRQHKGYTFK 0.7218 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40476.1 AGIKRPDVKKAYGYQGGQELGFDV-
TVNKNQFKGKKVDVILRRANK 0.8894 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40482.1 KGVVLYKLYK 0.7053 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40493.1 KKYKGYFKKPTGTLPDVKFKKQKQ-
VIMSFIFTEKPRIGLWVNTYLKYLNK 0.9989 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40496.1 GRVKRLKGKYMSKERILKPCENNTGYLQ-
VHLCKNSKSKFYKVHRLVALAF 0.9996 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40508.1 FSIHRLVAKA 0.7417 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40518.1 VSIPERYCDAHKGHNNSQYNKHVRY-
NEDNKKYSQFYHSTQWRNARKAKLM 0.8219 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40520.1 GRVKRLKGKYISTERILKPTKHTTGYLR-
VKLCKNNVRFNKKIHRLVAEAF 0.9975 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
Fago Identificación
de proteína Péptido antimicrobiano
Probabilidad
de predic-
ción de ser
PAM
Actividad
anti-biofilm
(puntuación
WEKA)
Toxicidad
(puntuación SVM)
Penetración celular
(puntuación SVM)
vB_EfKS5
WDS60669.1 IAKLSACLSRFALRLRPLTPFQYPSEKPLT-
LRPRK 0.9837 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60690.1
KKLKSLTKSIMNGVGHKMSKHFYANT-
NPNLA
ANYPKGWTSFFHNI
1.0 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60701.1 IWAALYYKAR 0.9349 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60707.1 GNFIKRFDSPIDAEKETGVARQNISKV-
GRGLRKHA 0.9803 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60720.1 KILIRLMNRVIMKVK 0.9878 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60753.1
GSPAAAIHHNMDGVWGVIRPPYEAAS-
TPK
PPAPKP
0.6462 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60781.1 DIWTSLSKFLNQCFCKHDYRTRVQKGLVG
IPYQECKKCGR 0.9998 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60782.1 ISGFHPPKLKAFIKA 0.9874 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60784.1 RVIPFAPKPW 0.9878 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
4. Discusión
En el presente estudio, se realizó un análisis del
genoma de los fagos líticos vB_Efm_LG62 y vB_
EfKS5, recientemente aislados, que infectan E.
faecium. Se identificaron ORFs que codifican
proteínas con actividad antibacteriana. A partir de
estas proteínas, se identificaron PAMs putativos
que podrían penetrar la célula bacteriana,
erradicar biofilms y que exhiben niveles mínimos
o nulos de toxicidad.
La crisis de resistencia a los antibióticos representa
un grave problema de salud pública a nivel
global. El incremento de bacterias resistentes a
los antibióticos ha reducido significativamente
la eficacia de estos fármacos, los cuales son
indispensables en el tratamiento de enfermedades
infecciosas. Este fenómeno amenaza con hacer
retroceder décadas de progreso en el combate
de enfermedades infecciosas e incrementar los
costos de atención médica, así como el riesgo
de morbimortalidad asociada a infecciones
comunes y procedimientos quirúrgicos (33). La
rápida evolución y expansión de la resistencia a
los antibióticos destacan la urgencia de desarrollar
fármacos o estrategias efectivas para combatir las
infecciones provocadas por bacterias resistentes
a antibióticos, especialmente, aquellas que
pertenecen al grupo ESKAPE (34).
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
Tabla 2: Péptidos antimicrobianos predichos a partir de las secuencias proteicas del fago vB_Efm_LG62.
Tabla 3: Péptidos antimicrobianos predichos a partir de las secuencias proteicas del fago vB_EfKS5.
Fago Identificación
de proteína Péptido antimicrobiano
Probabilidad
de predicción
de ser PAM
Actividad
Anti-biofilm
(puntuación
WEKA)
Toxicidad
(puntuación SVM)
Penetración celular
(puntuación SVM)
vB_Efm_LG62
UUW40464.1 HHISRCLRGLSRQHKGYTFK 0.7218 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40476.1 AGIKRPDVKKAYGYQGGQELGFDV-
TVNKNQFKGKKVDVILRRANK 0.8894 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40482.1 KGVVLYKLYK 0.7053 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40493.1 KKYKGYFKKPTGTLPDVKFKKQKQ-
VIMSFIFTEKPRIGLWVNTYLKYLNK 0.9989 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40496.1 GRVKRLKGKYMSKERILKPCENNTGYLQ-
VHLCKNSKSKFYKVHRLVALAF 0.9996 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40508.1 FSIHRLVAKA 0.7417 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40518.1 VSIPERYCDAHKGHNNSQYNKHVRY-
NEDNKKYSQFYHSTQWRNARKAKLM 0.8219 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
UUW40520.1 GRVKRLKGKYISTERILKPTKHTTGYLR-
VKLCKNNVRFNKKIHRLVAEAF 0.9975 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
Fago Identificación
de proteína Péptido antimicrobiano
Probabilidad
de predic-
ción de ser
PAM
Actividad
anti-biofilm
(puntuación
WEKA)
Toxicidad
(puntuación SVM)
Penetración celular
(puntuación SVM)
vB_EfKS5
WDS60669.1 IAKLSACLSRFALRLRPLTPFQYPSEKPLT-
LRPRK 0.9837 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60690.1
KKLKSLTKSIMNGVGHKMSKHFYANT-
NPNLA
ANYPKGWTSFFHNI
1.0 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60701.1 IWAALYYKAR 0.9349 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60707.1 GNFIKRFDSPIDAEKETGVARQNISKV-
GRGLRKHA 0.9803 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60720.1 KILIRLMNRVIMKVK 0.9878 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60753.1
GSPAAAIHHNMDGVWGVIRPPYEAAS-
TPK
PPAPKP
0.6462 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60781.1 DIWTSLSKFLNQCFCKHDYRTRVQKGLVG
IPYQECKKCGR 0.9998 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60782.1 ISGFHPPKLKAFIKA 0.9874 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
WDS60784.1 RVIPFAPKPW 0.9878 Si
(> 0.5)
No
(< 0.00)
Si
(> 0.00)
4. Discusión
En el presente estudio, se realizó un análisis del
genoma de los fagos líticos vB_Efm_LG62 y vB_
EfKS5, recientemente aislados, que infectan E.
faecium. Se identificaron ORFs que codifican
proteínas con actividad antibacteriana. A partir de
estas proteínas, se identificaron PAMs putativos
que podrían penetrar la célula bacteriana,
erradicar biofilms y que exhiben niveles mínimos
o nulos de toxicidad.
La crisis de resistencia a los antibióticos representa
un grave problema de salud pública a nivel
global. El incremento de bacterias resistentes a
los antibióticos ha reducido significativamente
la eficacia de estos fármacos, los cuales son
indispensables en el tratamiento de enfermedades
infecciosas. Este fenómeno amenaza con hacer
retroceder décadas de progreso en el combate
de enfermedades infecciosas e incrementar los
costos de atención médica, así como el riesgo
de morbimortalidad asociada a infecciones
comunes y procedimientos quirúrgicos (33). La
rápida evolución y expansión de la resistencia a
los antibióticos destacan la urgencia de desarrollar
fármacos o estrategias efectivas para combatir las
infecciones provocadas por bacterias resistentes
a antibióticos, especialmente, aquellas que
pertenecen al grupo ESKAPE (34).
108Igor Eduardo Astudillo Skliarova.Vol. 15 Número 1 2024
En este estudio, se identificaron PAMs derivados
de dominios pertenecientes al grupo de las
endonucleasas HNH. Las endonucleasas HNH
son enzimas con un motivo HNH conservado que
cortan el DNA al romper los enlaces fosfodiéster.
Específicamente cortan el DNA de doble cadena en
sitios específicos y desempeñan roles esenciales en
el metabolismo, reparación y recombinación del
DNA. En los fagos, las endonucleasas HNH forman
parte de la maquinaria de empaquetado del DNA
viral (35). Estudios recientes han demostrado que
las proteínas derivadas de fagos pertenecientes
al grupo de las endonucleasas HNH son tóxicas
contra diversas bacterias. Por ejemplo, la proteína
Ref del fago P1, que infecta E. coli, promueve el
ciclo lítico durante la activación de la respuesta
SOS de la bacteria en caso de daño en el DNA.
Además, esta proteína interfiere con la síntesis
del DNA al promover la degradación del genoma.
Asimismo, se ha demostrado que Ref incrementa
la susceptibilidad de E. coli al antibiótico
ciprofloxacino, sugiriendo así que esta proteína
podría utilizarse en sinergia con dicho antibiótico
(36). Otra proteína perteneciente a este grupo es
SegB, codificada por el fago T4. SegB contiene al
menos cinco sitios de escisión ubicados dentro
de los genes para tRNA-Gln, tRNA-Leu, tRNA-Gly,
tRNA-Pro y tRNA-Ser (37).
Curiosamente, en este estudio también se
identificó un péptido derivado de un factor sigma
putativo. Los factores sigma son subunidades
bacterianas que desempeñan un papel clave en
la iniciación de la transcripción al guiar a la RNA
polimerasa hacia el sitio promotor del gen o de
los operones. Permiten la regulación precisa
de la expresión génica en respuesta a diversos
señales ambientales y condiciones celulares (38).
Investigaciones recientes sugieren que los factores
sigma derivados de fagos podrían interferir en la
transición de las bacterias hacia un estado de
dormancia, aumentando así sus posibilidades de
supervivencia y replicación (39). Aunque E. faecium
no forma endosporas, durante la formación de
biofilms, existe un subgrupo de células conocidas
como células persistentes que entran en estado
de dormancia y muestran resistencia a los
antibióticos. Se puede especular que los factores
sigma u otras proteínas del fago podrían modular la
fisiología de estas células en estado de dormancia.
Esta posibilidad podría explicar por qué algunos
fagos son eficaces contra las células persistentes
en los biofilms, a diferencia de los antibióticos (40).
Dos PAMs identificados en este estudio son
derivados de la enzima NAMLAA. La NAMLAA
es una enzima bacteriana que forma parte
del grupo de las lisinas. Las lisinas de fagos,
también conocidas como enzimas líticas de
fagos, son proteínas producidas por estos, que se
encargan de romper la pared celular bacteriana
y liberar nuevas partículas del virus (41). Estas
enzimas han sido objeto de investigación como
agentes antimicrobianos potenciales debido a
su capacidad para degradar selectivamente la
pared celular bacteriana, lo que las hace efectivas
contra una amplia gama de bacterias, incluidas
las resistentes a los antibióticos. La NAMLAA es
capaz de hidrolizar el enlace amida entre el ácido
N-acetilmurámico (NAM) y el aminoácido L-alanina
en la cadena peptídica de la pared celular, lo que
conduce a la ruptura de esta estructura, la cual
es esencial para la integridad bacteriana (42).
Como consecuencia, esto conduce a la liberación
de las partículas de los fagos en las últimas
etapas de su ciclo de vida (43). Adicionalmente,
al elevar artificialmente los niveles de expresión
de las NAMLAAs, las bacterias se vuelven más
susceptibles a ciertos antibióticos, lo que indica
que péptidos con actividad NAMLAA podrían
ser considerados como agentes antibacterianos
(43). Con relación a otras enzimas del grupo de
las lisinas, ciertos estudios han demostrado que
estas pueden ser eficaces para el tratamiento
de infecciones bacterianas tanto en cultivos
bacterianos in vitro como en modelos animales
in vivo (44, 45). Adicionalmente, se ha explorado
su potencial aplicación en productos de higiene
personal y desinfectantes para el control de la
contaminación bacteriana en entornos clínicos y
de procesamiento de alimentos (46).
Finalmente, se descubrió un péptido
antimicrobiano derivado de una proteína con
una metaloproteasa dependiente de ATP. Estudios
previos han sugerido que ciertas proteínas de este
tipo podrían tener actividad contra los biofilms.
Por ejemplo, se ha observado que la proteína ClpP
inhibe la formación de biofilms en Staphylococcus
aureus al regular el regulador génico accesorio
(Agr) y la hidrolasa de pared celular Sle1. Agr se
encarga de estimular la producción de proteasas
extracelulares, lo que contribuye a la dispersión del
biofilm, mientras que Sle1 facilita la formación de
DNA extracelular (eDNA), el cual es un componente
esencial de los biofilms (47). En otras bacterias, se
han identificado metaloproteasas dependientes
de ATP, como la FtsH, que tienen la capacidad de
degradar proteínas integrales de la membrana y
del citoplasma (48).
Los resultados expuestos en el presente estudio
demuestran la importancia de los PAMs y cómo
estos podrían ser usados para combatir infecciones
En este estudio, se identificaron PAMs derivados
de dominios pertenecientes al grupo de las
endonucleasas HNH. Las endonucleasas HNH
son enzimas con un motivo HNH conservado que
cortan el DNA al romper los enlaces fosfodiéster.
Específicamente cortan el DNA de doble cadena en
sitios específicos y desempeñan roles esenciales en
el metabolismo, reparación y recombinación del
DNA. En los fagos, las endonucleasas HNH forman
parte de la maquinaria de empaquetado del DNA
viral (35). Estudios recientes han demostrado que
las proteínas derivadas de fagos pertenecientes
al grupo de las endonucleasas HNH son tóxicas
contra diversas bacterias. Por ejemplo, la proteína
Ref del fago P1, que infecta E. coli, promueve el
ciclo lítico durante la activación de la respuesta
SOS de la bacteria en caso de daño en el DNA.
Además, esta proteína interfiere con la síntesis
del DNA al promover la degradación del genoma.
Asimismo, se ha demostrado que Ref incrementa
la susceptibilidad de E. coli al antibiótico
ciprofloxacino, sugiriendo así que esta proteína
podría utilizarse en sinergia con dicho antibiótico
(36). Otra proteína perteneciente a este grupo es
SegB, codificada por el fago T4. SegB contiene al
menos cinco sitios de escisión ubicados dentro
de los genes para tRNA-Gln, tRNA-Leu, tRNA-Gly,
tRNA-Pro y tRNA-Ser (37).
Curiosamente, en este estudio también se
identificó un péptido derivado de un factor sigma
putativo. Los factores sigma son subunidades
bacterianas que desempeñan un papel clave en
la iniciación de la transcripción al guiar a la RNA
polimerasa hacia el sitio promotor del gen o de
los operones. Permiten la regulación precisa
de la expresión génica en respuesta a diversos
señales ambientales y condiciones celulares (38).
Investigaciones recientes sugieren que los factores
sigma derivados de fagos podrían interferir en la
transición de las bacterias hacia un estado de
dormancia, aumentando así sus posibilidades de
supervivencia y replicación (39). Aunque E. faecium
no forma endosporas, durante la formación de
biofilms, existe un subgrupo de células conocidas
como células persistentes que entran en estado
de dormancia y muestran resistencia a los
antibióticos. Se puede especular que los factores
sigma u otras proteínas del fago podrían modular la
fisiología de estas células en estado de dormancia.
Esta posibilidad podría explicar por qué algunos
fagos son eficaces contra las células persistentes
en los biofilms, a diferencia de los antibióticos (40).
Dos PAMs identificados en este estudio son
derivados de la enzima NAMLAA. La NAMLAA
es una enzima bacteriana que forma parte
del grupo de las lisinas. Las lisinas de fagos,
también conocidas como enzimas líticas de
fagos, son proteínas producidas por estos, que se
encargan de romper la pared celular bacteriana
y liberar nuevas partículas del virus (41). Estas
enzimas han sido objeto de investigación como
agentes antimicrobianos potenciales debido a
su capacidad para degradar selectivamente la
pared celular bacteriana, lo que las hace efectivas
contra una amplia gama de bacterias, incluidas
las resistentes a los antibióticos. La NAMLAA es
capaz de hidrolizar el enlace amida entre el ácido
N-acetilmurámico (NAM) y el aminoácido L-alanina
en la cadena peptídica de la pared celular, lo que
conduce a la ruptura de esta estructura, la cual
es esencial para la integridad bacteriana (42).
Como consecuencia, esto conduce a la liberación
de las partículas de los fagos en las últimas
etapas de su ciclo de vida (43). Adicionalmente,
al elevar artificialmente los niveles de expresión
de las NAMLAAs, las bacterias se vuelven más
susceptibles a ciertos antibióticos, lo que indica
que péptidos con actividad NAMLAA podrían
ser considerados como agentes antibacterianos
(43). Con relación a otras enzimas del grupo de
las lisinas, ciertos estudios han demostrado que
estas pueden ser eficaces para el tratamiento
de infecciones bacterianas tanto en cultivos
bacterianos in vitro como en modelos animales
in vivo (44, 45). Adicionalmente, se ha explorado
su potencial aplicación en productos de higiene
personal y desinfectantes para el control de la
contaminación bacteriana en entornos clínicos y
de procesamiento de alimentos (46).
Finalmente, se descubrió un péptido
antimicrobiano derivado de una proteína con
una metaloproteasa dependiente de ATP. Estudios
previos han sugerido que ciertas proteínas de este
tipo podrían tener actividad contra los biofilms.
Por ejemplo, se ha observado que la proteína ClpP
inhibe la formación de biofilms en Staphylococcus
aureus al regular el regulador génico accesorio
(Agr) y la hidrolasa de pared celular Sle1. Agr se
encarga de estimular la producción de proteasas
extracelulares, lo que contribuye a la dispersión del
biofilm, mientras que Sle1 facilita la formación de
DNA extracelular (eDNA), el cual es un componente
esencial de los biofilms (47). En otras bacterias, se
han identificado metaloproteasas dependientes
de ATP, como la FtsH, que tienen la capacidad de
degradar proteínas integrales de la membrana y
del citoplasma (48).
Los resultados expuestos en el presente estudio
demuestran la importancia de los PAMs y cómo
estos podrían ser usados para combatir infecciones
109DISEÑO IN SILICO DE PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS DERIVADOS DE
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
causadas por bacterias resistentes a antibióticos.
Adicionalmente, este estudio evidencia la gran
versatilidad que poseen los PAMs, ya que pueden
interferir con diversas vías metabólicas en
bacterias o aniquilar directamente a la bacteria
a través de la destrucción de su pared celular
(49). Además, el presente estudio demuestra
la potencial eficacia de los PAMs contra los
biofilms, los cuales son resistentes a una serie de
antibióticos (50). Algunos estudios previos ya han
demostrado la eficacia de los PAMs tanto in vitro
como in vivo (51); sin embargo, aún se requieren
ensayos clínicos para demostrar la eficacia de su
uso en seres humanos. Los PAMs, como las lisinas
neumocócicas Cpl-1 y Pal, han sido utilizados con
éxito en ensayos clínicos para tratar infecciones
causadas por Streptococcus pneumoniae. Otros
PAMs, como Ply3626 y PlyPH, han demostrado
eficacia en el tratamiento de infecciones causadas
por Clostridium perfringens y Bacillus anthracis,
responsables principalmente de la gangrena
gaseosa y el ántrax, respectivamente (20).
A pesar de las prometedoras aplicaciones de los
PAMs identificados en este estudio, es importante
destacar que el análisis in silico puede presentar
sesgos, ya que las bases de datos utilizadas como
punto de partida pueden contener errores o
estar incompletas (52). Esto contrasta con los
estudios experimentales, donde los investigadores
pueden verificar los resultados de forma empírica.
Adicionalmente, los puntos de corte se eligen
de forma arbitraria, lo cual puede conllevar a
sesgos en el análisis (52). Además, este tipo de
estudios siempre requiere de una confirmación
experimental antes de sacar conclusiones sobre
la eficacia de las proteínas identificadas (53).
5. Conclusión
6. Agradecimientos
7. Conflicto de intereses
8. Limitación de responsabilidad
9. Referencias bibliográficas
El presente estudio identificó una lista de
PAMs eficaces contra la bacteria resistente a
antibióticos E. faecium, que adicionalmente
carecen de toxicidad y son eficaces contra los
biofilms. Este estudio constituye la primera fase
para el descubrimiento y desarrollo de nuevos
PAMs que vayan dirigidos específicamente hacia
esta bacteria. Futuros estudios realizarán una
evaluación in vitro y, posteriormente in vivo, para
determinar la eficacia de estos potenciales PAMs.
Quisiera extender un especial agradecimiento
a las autoridades de la Facultad de Salud
El autor declara que no tienen conflicto de
intereses en la realización del presente trabajo.
Se declara que el manuscrito es de entera
responsabilidad del autor.
1. Zhou X, Willems RJL, Friedrich AW, Rossen
JWA, Bathoorn E. Enterococcus faecium:
from microbiological insights to practical
recommendations for infection control and
diagnostics. Antimicrob Resist Infect Control.
2020;9(1):130.
2. Willems RJ, van Schaik W. Transition of
Enterococcus faecium from commensal
organism to nosocomial pathogen. Future
Microbiol. 2009;4(9):1125-35.
3. Sheikh AF, Hamidi H, Shahin M,
Shahmohammadi S. The prevalence of
phenotypic and genotypic glycopeptides
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Rossen JW
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Chimborazo, en general, por su incondicional
apoyo.
FAGOS PARA LA ERRADICACIÓN DE ENTEROCOCCUS FAECIUM.Vol. 15 Número 1 2024
p. 103-112
causadas por bacterias resistentes a antibióticos.
Adicionalmente, este estudio evidencia la gran
versatilidad que poseen los PAMs, ya que pueden
interferir con diversas vías metabólicas en
bacterias o aniquilar directamente a la bacteria
a través de la destrucción de su pared celular
(49). Además, el presente estudio demuestra
la potencial eficacia de los PAMs contra los
biofilms, los cuales son resistentes a una serie de
antibióticos (50). Algunos estudios previos ya han
demostrado la eficacia de los PAMs tanto in vitro
como in vivo (51); sin embargo, aún se requieren
ensayos clínicos para demostrar la eficacia de su
uso en seres humanos. Los PAMs, como las lisinas
neumocócicas Cpl-1 y Pal, han sido utilizados con
éxito en ensayos clínicos para tratar infecciones
causadas por Streptococcus pneumoniae. Otros
PAMs, como Ply3626 y PlyPH, han demostrado
eficacia en el tratamiento de infecciones causadas
por Clostridium perfringens y Bacillus anthracis,
responsables principalmente de la gangrena
gaseosa y el ántrax, respectivamente (20).
A pesar de las prometedoras aplicaciones de los
PAMs identificados en este estudio, es importante
destacar que el análisis in silico puede presentar
sesgos, ya que las bases de datos utilizadas como
punto de partida pueden contener errores o
estar incompletas (52). Esto contrasta con los
estudios experimentales, donde los investigadores
pueden verificar los resultados de forma empírica.
Adicionalmente, los puntos de corte se eligen
de forma arbitraria, lo cual puede conllevar a
sesgos en el análisis (52). Además, este tipo de
estudios siempre requiere de una confirmación
experimental antes de sacar conclusiones sobre
la eficacia de las proteínas identificadas (53).
5. Conclusión
6. Agradecimientos
7. Conflicto de intereses
8. Limitación de responsabilidad
9. Referencias bibliográficas
El presente estudio identificó una lista de
PAMs eficaces contra la bacteria resistente a
antibióticos E. faecium, que adicionalmente
carecen de toxicidad y son eficaces contra los
biofilms. Este estudio constituye la primera fase
para el descubrimiento y desarrollo de nuevos
PAMs que vayan dirigidos específicamente hacia
esta bacteria. Futuros estudios realizarán una
evaluación in vitro y, posteriormente in vivo, para
determinar la eficacia de estos potenciales PAMs.
Quisiera extender un especial agradecimiento
a las autoridades de la Facultad de Salud
El autor declara que no tienen conflicto de
intereses en la realización del presente trabajo.
Se declara que el manuscrito es de entera
responsabilidad del autor.
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