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Resumen El veneno de los alacranes es una mezcla compleja de moléculas bioactivas, dentro de las cuales se encuentran diversos péptidos antimicrobianos (PAMs), que presentan actividad de amplio espectro frente a bacterias, hongos, levaduras y protozoarios. Existen PAMs de tamaño corto, mediano y largo, dependiendo del número de aminoácidos que los componen. Los PAMs cortos también llamados tipo IsCT generalmente tienen menos de 20 aminoácidos, están amidados en el C-terminal, tienen carga positiva y una estructura de alfa-hélice anfipática. Presentan actividad antimicrobiana contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. Los modelos de su mecanismo de acción proponen que los PAMs se unen a la membrana de las bacterias mediante interacción electrostática y provocan la formación de poros en la membrana celular, lo cual conduce a la muerte de la bacteria. Un aspecto relevante de su acción es que no reconocen a un receptor específico en la membrana bacteriana, por lo cual es poco probable que las bacterias puedan generar resistencia ante la actividad de estos péptidos. Por otra parte, las bacterias multirresistentes a antibióticos representan un problema actual y uno muy preocupante para el futuro de la humanidad. La Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2017 público la primera lista de patógenos prioritarios resistentes a los antibióticos los cuales representan una gran amenaza para la salud humana, y que son responsables de muchas infecciones nosocomiales. Por lo anterior, los péptidos antimicrobianos presentes en los venenos de alacrán, se posicionan como potenciales elementos terapéuticos para ser caracterizados y usados en el diseño y desarrollo de fármacos antimicrobianos de nueva generación contra bacterias multirresistentes a antibióticos.

Ilustraciones La resistencia a los antibióticos se ha convertido en uno de los mayores problemas de salud a nivel mundial en los últimos años, provocando afectaciones directas contra la salud y la economía. Un tipo especial de proteínas cortas, denominadas péptidos antimicrobianos, está tomando gran relevancia en la investigación para combatir esta problemática, principalmente por sus bondades antibióticas. Existen diferentes métodos para la búsqueda de nuevos péptidos antimicrobianos, entre ellos está el uso de técnicas de aprendizaje automático que permiten reducir los costos y el tiempo de búsqueda, comparadas con las técnicas tradicionales de bioprospección. En esa línea, en este trabajo se propone un método para la generación de secuencias sintéticas de péptidos antimicrobianos con funcionalidades específicas utilizando una red neuronal con una arquitectura GAN condicional y celdas recurrentes. Este método es evaluado a partir de una estrategia de validación propuesta que se enfoca en medir la calidad y diversidad de las secuencias sintéticas generadas. Los modelos obtenidos fueron comparados con algunas referencias del estado del arte y los resultados mostraron que las secuencias generadas por los modelos propuestos tienen alto potencial antimicrobiano, son diversas, estructuralmente distintas a las secuencias de entrenamiento, pero similares a nivel de su composición de aminoácidos. Adicionalmente, los modelos propuestos pueden generar, a petición del usuario, secuencias con las siguientes funcionalidades específicas: antimicrobiano, antibacteriano, anti gramnegativo, anti grampositivo, antifúngico, antiviral, y anticáncer. (Tomado de la fuente) Antibiotic resistance has become one of the biggest health problems worldwide in recent years, causing direct effects on health and the economy. A particular type of short protein, called antimicrobial peptides, is gaining great relevance in research to combat this problem, mainly due to its antibiotic benefits. There are different methods for searching for new antimicrobial peptide sequences, including machine learning techniques that reduce costs and search time compared to traditional bioprospecting techniques. In that line, this work proposes a method for generating synthetic sequences of antimicrobial peptides with specific functionalities using a neural network with a conditional GAN architecture and recurrent cells. This method is evaluated based on a proposed validation strategy that measures the quality and diversity of the generated synthetic sequences. The obtained models were compared with some state-of-the-art references. The results showed that the sequences generated by the proposed models have high antimicrobial potential and are diverse, structurally different from the training sequences, but similar at their amino acid composition level. Additionally, the proposed models can generate, at the user's request, sequences with the following specific functionalities: antimicrobial, antibacterial, anti-gram-negative, anti-gram-positive, antifungal, antiviral, and anticancer. Maestría Magíster en Ingeniería - Analítica Inteligencia Artificial Área Curricular de Ingeniería de Sistemas e Informática

L'aparició de nous bacteris resistents cada any s'està convertint en un dels majors perills per a la salut pública, sent especialment preocupants les variants multiresistents. Els AMPs són un grup de molècules amb origen en tots dos regnes eucariota i procariota amb una extraordinària activitat no sols contra bacteris, sinó que diversos estudis han mostrat que són efectius contra virus, paràsits i cèl·lules tumorals també. Respecte a la seva activitat bacteriana, són uns dels tractaments més prometedors que podrien ser utilitzats amb bacteri resistents. La seva capacitat per a trencar la membrana els converteix en els perfectes substituts i/o coadjuvants per a ajudar als antibiòtics convencionals, l'activitat dels quals enfront d'aquesta mena de bacteris s'està veient cada vegada més compromesa. L'objectiu dels diferents estudis realitzats dins del marc d'aquesta tesi està dirigit a millorar la comprensió sobre el funcionament dels AMPs, descobrir nous candidats enfront de bacteris patògens i millorar les qualitats de molècules ja descobertes. Durant la tesi, es va desenvolupar tolerància enfront de diferents pèptids en E. coli. Els resultats obtinguts suggereixen que els bacteris es converteixen en tolerants després d'un cert nombre de cicles de tractament per augment de lag. A part d'això, s'ha observat que aquests mecanismes de tolerància poden afectar el tractament amb antibiòtics convencionals, i que el resultat dependria de la seva manera d'acció. Això podria resultar d'especial importància en el cas de l'ús de teràpies combinatòries. El perfil mutacional observat en els ceps tolerants afecta a diferents vies del desenvolupament del bacteri. S'han observat amb estudis previs que algunes de les vies afectades són compartides amb els esdeveniments de tolerància en antibiòtics. A més d'aquest estudi més conceptual, un altre projecte ha estat enfocat en el desenvolupament de nous AMPs. Es va sintetitzar una bateria de pèptids a partir de proteïnes amb afinitat a heparina (HBPs). El descobriment d'aquestes molècules està basat en un disseny racional per homologia estructural. Es deu a la similitud que existeix entre el disacàrid d'heparina i el nucli glucídico del lípid A present en la paret cel·lular dels bacteris gram-negatives. Per això, seqüències provinents d'aquestes HBPs amb activitat antimicrobiana mostrarien afinitat també pel lípid A i, per tant, ser específiques per a aquesta mena de bacteris. Els resultats obtinguts confirmen la hipòtesi generada, ja que els pèptids sintetitzats han mostrat afinitat tant per heparina com per LPS, a més d'observar un reordenament estructural en presència de totes dues molècules. També s'ha vist una major activitat enfront de bacteris gram-negatives que contra gram-positives. Finalment, es va modificar racionalment l'estructura del pèptid hECP30, obtingut prèviament de la RNasa 3 humana. Es van modificar residus propensos a l'atac per proteasas amb aminoàcids no naturals o sintètics per a intentar millorar la seva estabilitat, un dels majors punts febles dels AMPs. Els últims anàlegs sintetitzats en aquest estudi van ser capaços d'augmentar més de 40 vegades l'estabilitat del pèptid original. A més, es van observar activitats similars a les del hECP30 original i una reducció quant a la toxicitat referida en diferents cèl·lules humanes i glòbuls vermells. Totes les troballes realitzades dins del marc d'aquesta tesi proporcionen informació valuosa per a la recerca bàsica en antibiòtics i nous enfocaments per al desenvolupament de noves possibles molècules que podrien arribar a ser utilitzades en la clínica. La aparición de nuevas bacterias resistentes cada año se está convirtiendo en uno de los mayores peligros para la salud pública, siendo especialmente preocupantes las variantes multirresistentes. Los AMPs son un grupo de moléculas con origen en ambos reinos eucariota y procariota con una extraordinaria actividad no solo contra bacterias, sino que diversos estudios han mostrado que son efectivos contra virus, parásitos y células tumorales también. Respecto a su actividad bacteriana, son unos de los tratamientos más prometedores que podrían ser utilizados con bacteria resistentes. Su capacidad para romper la membrana los convierte en los perfectos sustitutos y/o coadyuvantes para ayudar a los antibióticos convencionales, cuya actividad frente a este tipo de bacterias se está viendo cada vez más comprometida. El objetivo de los diferentes estudios realizados dentro del marco de esta tesis está dirigido a mejorar la comprensión sobre el funcionamiento de los AMPs, descubrir nuevos candidatos frente a bacterias patógenas y mejorar las cualidades de moléculas ya descubiertas. Durante la tesis, se desarrolló tolerancia frente a diferentes péptidos en E.coli. Los resultados obtenidos sugieren que las bacterias se convierten en tolerantes tras cierto número de ciclos de tratamiento por aumento de lag. A parte de esto, se ha observado que estos mecanismos de tolerancia pueden afectar al tratamiento con antibióticos convencionales, y que el resultado dependería de su modo de acción. Esto podría resultar de especial importancia en el caso del uso de terapias combinatorias. El perfil mutacional observado en las cepas tolerantes afecta a diferentes vías del desarrollo de la bacteria. Se han observado con estudios previos que algunas de las vías afectadas son compartidas con los eventos de tolerancia en antibióticos. Además de este estudio más conceptual, otro proyecto ha estado enfocado en el desarrollo de nuevos AMPs. Se sintetizó una batería de péptidos a partir de proteínas con afinidad a heparina (HBPs). El descubrimiento de estas moléculas está basado en un diseño racional por homología estructural. Se debe a la similitud que existe entre el disacárido de heparina y el núcleo glucídico del lípido A presente en la pared celular de las bacterias gram-negativas. Por ello, secuencias provenientes de estas HBPs con actividad antimicrobiana mostrarían afinidad también por el lípido A y, por tanto, ser específicas para este tipo de bacterias. Los resultados obtenidos confirman la hipótesis generada, ya que los péptidos sintetizados han mostrado afinidad tanto por heparina como por LPS, además de observar un reordenamiento estructural en presencia de ambas moléculas. También se ha visto una mayor actividad frente a bacterias gram-negativas que contra gram-positivas. Por último, se modificó racionalmente la estructura del péptido hECP30, obtenido previamente de la RNasa 3 humana. Se modificaron residuos propensos al ataque por proteasas con aminoácidos no naturales o sintéticos para intentar mejorar su estabilidad, uno de los mayores puntos débiles de los AMPs. Los últimos análogos sintetizados en este estudio fueron capaces de aumentar más de 40 veces la estabilidad del péptido original. Además, se observaron actividades similares a las del hECP30 original y una reducción en cuanto a la toxicidad referida en diferentes células humanas y glóbulos rojos. Todos los hallazgos realizados dentro del marco de esta tesis proporcionan información valiosa para la investigación básica en antibióticos y nuevos enfoques para el desarrollo de nuevas posibles moléculas que podrían llegar a ser utilizadas en la clínica. The emergence of new microbial drug resistances has conferred increasing harm to human health every year, of which multi-drug resistance is exceptionally problematic. Antimicrobial peptides (AMPs) are a bundle of molecules originating from all eukaryotic and prokaryotic kingdoms that show extraordinary activities not only against bacteria, as many studies have demonstrated their efficacy against virus, parasites, and tumors as well. Regarding their antibacterial activity, they are one of the most promising molecules to help conventional antibiotics to overcome drug-resistant bacteria. Their capacity for bacterial membrane disruption makes them ideal treatments to take the lead against the conventional ones already available, with incipient activity exhaustion, or to be used as coadjuvants to conventional treatments. The purpose of the different studies performed for this thesis was to improve the understanding on the mode of action of AMPs, to discover new candidates against bacterial pathogens, and to improve the features of already discovered AMPs. During the study, the development of tolerance to several well-known peptides was evaluated. The results suggest that bacteria develop tolerance after several cycles of peptide application by lag. This tolerance appears to affect the use of conventional antibiotics depending on the mechanism of action, possibly affecting single and combinatorial therapies. The mutational landscape found in the evolved strains was varied, affecting different pathways. Some mechanisms were affected, as demonstrated in tolerance studies performed with conventional antibiotics. In addition to this conceptual study, there are the de novo discovery and improvement of AMPs. A battery of peptides from heparin-binding proteins were synthetized. This peptide discovery was performed from a structural rational design point of view. The disaccharide core of gram-negative lipid A resembled that of heparin. Hence, sequences from heparin-binding proteins with antimicrobial activity may bind to this bacterial compound. The results obtained matched well with the hypothesis, which states that peptides are highly active against gram-negative bacteria but not much against gram-positive strains. High affinities to heparin and LPS binding were obtained from the designed peptides. We also found structural refolding in the presence of these molecules. Finally, the hECP30 peptide with origin in human RNase 3 was rationally modified at usual protease points with non-natural and synthetic residues substitutions to improve its stability. The last modifications offered more than 40-fold increase in human serum stability. Moreover, we found a similar activity in most stable analogs and toxicity reduction. These findings provide interesting insights into the new ways of conducting basic research on AMP behavior and antibiotics. The projects focused on drug development in addition to introducing new promising antimicrobial agents, opening the scope to innovative approaches for the development of antimicrobial drugs.

RESUMEN Debido a su naturaleza anfifílica y enorme diversidad estructural, los lípidos son moléculas que, una vez empaquetadas en fase acuosa, forman membranas bilamelares que poseen propiedades electromecánicas de gran relevancia para la célula. En bacterias y otros microorganismos patógenos, el estudio de los factores que determinan la integridad de sus membranas resulta crucial para el desarrollo de antibióticos de última generación, ya que el uso indiscriminado de antibióticos convencionales como la penicilina y la estreptomicina ha favorecido el desarrollo de resistencia bacteriana en una gran cantidad de géneros patogénicos. Esto ha llevado a reforzar la investigación para encontrar alternativas terapéuticas más efectivas y menos convencionales. El descubrimiento de péptidos y lipopéptidos antimicrobianos naturales ha llamado poderosamente la atención debido a que, gracias a sus interacciones con las membranas biológicas, facilitan la desestabilización de la integridad de las bicapas mediante formación de poros acuosos y dispersión de la interfase acuosa, entre otras acciones. Estos efectos dependen directamente de la capacidad que tienen estas biomoléculas de actuar de forma selectiva en membranas de mamíferos, plantas, hongos y diversos tipos de bacterias. La actividad de estos péptidos depende directamente de las propiedades mecánicas y electrostáticas de las membranas, siempre en función de su composición lipídica. Entender estos fenómenos a nivel de la nanoescala, podría contribuir al diseño de estrategias para el desarrollo racional de agentes terapéuticos con gran potencial para eludir los mecanismos de resistencia bacteriana asociados al uso de antibióticos convencionales. ABSTRACT Due to their amphiphilic nature and huge structural diversity, lipids are molecules that, once packed in the aqueous phase, form bilamellar membranes that have electromechanical properties of great relevance for the cell. In bacteria and other pathogenic microorganisms, the study of factors that determine the integrity of their membranes is crucial for the development of next-generation antibiotics since the indiscriminate use of conventional antibiotics such as penicillin and streptomycin has favored the development of resistance bacteria in many pathogenic genera. This has led to reinforce research to find more effective and less conventional therapeutic alternatives. The discovery of natural antimicrobial peptides and lipopeptides has attracted great attention because, thanks to their interactions with biological membranes, they facilitate the destabilization of bilayer integrity through the formation of aqueous pores and dispersion of the aqueous interface, among other actions. These effects depend directly on the ability of these biomolecules to act selectively on the membranes of mammals, plants, fungi, and several types of bacteria. The activity of these peptides directly depends on the mechanical and electrostatic properties of the membranes, always depending on their lipid composition. Understanding these phenomena at the nanoscale level could contribute to the design of strategies for the rational development of therapeutic agents with great potential to circumvent bacterial resistance mechanisms associated with the use of conventional antibiotics., {"references":["Gaynes R. 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Resumen Introducción: La protección ante agentes biológicos propios y externos de los cnidarios dependen de la inmunidad innata, la cual consta de tres procesos inmunológicos principales: 1) reconocimiento inmunológico, 2) señalización intracelular, y 3) respuesta efectora. Objetivo: Revisar críticamente el conocimiento actual del repertorio molecular involucrado en la respuesta inmune en cnidarios, así como, su papel en el establecimiento de la simbiosis, y las posibles aplicaciones biotecnológicas de las moléculas involucradas en el proceso de inmunidad. Métodos: Se realizó una revisión de artículos científicos encontrados a través de las bases de datos del NCBI, Google Scholar y Scielo, con palabras claves como inmunidad y/o reconocimiento inmunológico en cnidarios, en una ventana de tiempo de la última década, sin descartar literatura clásica más antigua. Resultados: El reconocimiento inmunológico consiste en receptores inmunológicos que reconocen patrones moleculares e inducen respuestas efectoras como la movilización de moléculas al sitio de la infección, la ingestión microbiana y la formación de moléculas que activan cascadas de señalización. La fase de señalización involucra mediadores de la traducción de señales que activan genes de trascripción, y cascadas de señalización intracelular que inician respuestas de defensa adecuadas. Las respuestas efectoras incluyen la capa superficial del mucus, péptidos antimicrobianos, especies reactivas de oxígeno y la respuesta celular mediada por fagocitosis. Por último, se presenta un esquema y una tabla integral de las vías de respuesta inmune en los cnidario. Conclusiones: La inmunidad en Cnidaria está mediada por mecanismos de defensa complejos integrados por receptores de reconocimiento de patógenos, vías de señalización intracelular, células y moléculas efectoras encargadas de la eliminación del patógeno, y reconocimiento-aceptación de simbiontes. El estudio de compuestos activos del sistema inmune en Cnidaria ha sido poco explorado, sin embargo, el trabajo realizado con otros compuestos presentes en las toxinas de este filo, los sitúa como una fuente importante de moléculas antimicrobianas dignas de un análisis de bioprospección. Abstract Introduction: Cnidarians depend on innate immunity for protection against both their own and external biological agents. It consists of three main immunological processes: 1) immune recognition, 2) intracellular signaling, and 3) effector response. Objective: To critically review current knowledge of the molecular repertoire involved in the immune response in cnidarians, its role in symbiosis, and possible biotechnological applications. Methods: We used keywords such as immunity, and immunological recognition in cnidarians, in the NCBI, Scielo and Google Scholar databases, for the last decade. Results: Cnidarian immune recognition consists of molecular pattern receptors and responses such as the mobilization of molecules to the site of infection, microbial ingestion, and the formation of molecules that activate signaling cascades. The signaling phase involves translation mediators that activate transcriptional genes and intracellular signaling cascades that initiate defenses. Effector responses include surface layer mucus, antimicrobial peptides, reactive oxygen species, and the cellular response mediated by phagocytosis. Conclusions: Immunity in Cnidaria is mediated by complex defense mechanisms composed of pathogen recognition receptors, intracellular signaling pathways, effector cells and molecules responsible for pathogen elimination, and recognition of symbionts. There is a potential for toxin compounds useful as antimicrobial molecules.

Digital, Introducción: Las infecciones de piel y tejidos blandos (IPTB) son todas aquellas patologías que se desencadenan cuando el equilibrio entre los microorganismos y el hospedero se rompen, permitiendo así la entrada de bacterias como Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes, quienes son los principales agentes etiológicos implicados en las IPTB; sin embargo, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli y Enterobacter cloacae, también pueden participar en el desarrollo de estas. Dichos microorganismos han representado una grave problemática puesto que han desarrollado una resistencia que continúa en aumento a los fármacos utilizados en los tratamientos, es por ello, que se buscan otras alternativas, como los péptidos antimicrobianos (AMP), que permitan su eliminación de manera óptima. Objetivo: Evaluar la actividad antibacteriana in vitro de dos péptidos antimicrobianos obtenidos del transcriptoma de Atta laevigata frente a 5 bacterias de interés en infecciones de piel y tejidos blandos. Metodología: Para evaluar la efectividad de los péptidos antimicrobianos frente a las bacterias mencionadas, se realizarán ensayos de microdilución en placa para hallar la concentración mínima inhibitoria y el posterior cálculo de la concentración mínima bactericida y bacteriostática. Resultados: Los dos péptidos utilizados mostraron tener actividad bacteriostática frente a las bacterias empleadas, con una CMI entre 7,8 μg/ml a 62,5 μg/ ml para Atta -3 y Atta-9. Conclusiones: Según los resultados obtenidos de la CMI el péptido Atta 9 mostro mayor eficiencia frente a los cinco microorganismos a excepción de Staphylococcus aureus y Enterobacter cloacae en quienes el péptido Atta 3 demostró ser más efectivo., Background: Skin and soft tissue infections (SSTI) are all those pathologies that are triggered when the balance between microorganisms and the host is broken, thus allowing the entry of bacteria such as Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes, which are the main etiological agents involved in the IPTB. However, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli and Enterobacter cloacae can also participate in their development. These microorganisms have represented a serious problem since they have developed a resistance that continues to increase to the drugs used in treatments, which is why other alternatives are being sought, such as antimicrobial peptides (AMP), that allow their elimination in an optimal way. Aim: To evaluate the in vitro antibacterial activity of two antimicrobial peptides obtained from the Atta laevigata transcriptome against 5 bacteria of interest in skin and soft tissue infections. Methods: To evaluate the effectiveness of antimicrobial peptides against the bacteria mentioned plate microdilution tests will be carried out to find the minimum inhibitory concentration and a subsequent calculation of the minimum bactericidal and bacteriostatic concentration. Results: The two peptides used showed bacteriostatic activity against the bacteria used, with a MIC between 7.8 μg/ml and 62.5 μg/ml for Atta-3 and Atta-9. Conclusions: According to the results obtained from the CMI, the Atta 9 peptide showed greater efficiency against the five microorganisms, except for Staphylococcus aureus and Enterobacter cloacae, in which the Atta 3 peptide proved to be more effective., Pregrado, Bacteriólogo(a) y Laboratorista Clínico, Lorena Carvajal Jaimes. Recolección de datos/información, Análisis/discusión de los datos, Revisión bibliográfica, Preparación del manuscrito, Revisión de la versión final. Andrea Marcela Crusellas Basto. Recolección de datos/información, Análisis/discusión de los datos, Revisión bibliográfica, Preparación del manuscrito, Revisión de la versión final. Mónica Y. Arias Guerrero. Revisión bibliográfica, Análisis/discusión de los datos, Preparación del manuscrito, Revisión de la versión final. Juanita Trejos-Suárez. Concepción/diseño del trabajo, Análisis/discusión de los datos, Preparación del manuscrito, Revisión de la versión final., Ciencias Médicas y de la Salud, Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación

Resumen La resistencia microbiana ha llevado a la búsqueda de innovadoras alternativas para su contención y dentro de las más promisorias están el uso de péptidos sintéticos, no sólo por sus características intrínsecas antimicrobianas, sino por las interacciones sinérgicas y antagónicas que presenta con otros mediadores inmunológicos. Estas propiedades han permitido crear péptidos sintéticos reguladores de defensa innata que representan un nuevo enfoque inmunomodulador para el tratamiento de infecciones; sin embargo, sólo los diseñados con alto score antimicrobiano, han demostrado eficacia en estudios clínicos de Fase 3. Debido a su amplio espectro de actividad, un único péptido puede actuar contra bacterias Gram negativas, Gram positivas, hongos, e incluso virus y parásitos, aumentando el interés por investigar estas dinámicas moléculas. Por otra parte, se encuentra el sistema CRISPR, para la edición de genomas bacterianos, permitirá reducir su actividad virulenta y diseñar antimicrobianos basados en nucleasas CRISPR-Cas 9 programables contra dianas específicas, las que representan un promisorio camino en el estudio de nuevas alternativas con alto potencial para eliminar la resistencia a antibióticos de bacterias altamente patógenas. Asimismo, se aborda la terapia con fagos, referida a la acción de virus que infectan bacterias, usados solos o en cocteles para aumentar el espectro de acción de estos, aprovechando su abundancia en la naturaleza, ya que se ha considerado que cada bacteria tiene un virus específico que podría emplearse como potente agente antibacteriano. Finalmente, mientras se usen como principal medio de contención solo tratamientos convencionales antimicrobianos, incluso de manera oportuna y acertada, la microevolución en las bacterias se asegurará de seguir su curso. Abstract Microbial resistance has led to the search for innovative alternatives to contain it. One of the most promising ones is the use of peptides, not only due to their intrinsically antimicrobial characteristics, but also due to the synergistic and antagonistic interactions they present with other immunological mediators. These properties have enabled the creation of innate immune regulatory peptides, which represent a new immunomodulatory approach to treat infections. However, despite multiple attempts tested, only the designed with a high antimicrobial score have demonstrated effectiveness in phase three clinical trials. Yet, given their exceptionally wide spectrum of activity, a single peptide can have activity against Gram-negative bacterial, Gram-positive bacterial, fungi and even viruses and parasites, increasing the interest in researching these dynamic molecules. Furthermore, the CRISPR system enables the editing of bacterial genomes, which would make it possible to reduce their virulent activity and design antimicrobials based on programmable CRISPR-Cas 9 nucleases against specific targets. This system represent a promising path in the study of new alternatives with high potential to eliminate antibiotic resistance of highly pathogenic bacteria. Likewise, phage therapy, that is, the action of viruses that infect bacteria, used alone or in cocktails to increase their spectrum of action, taking advantage of their abundance in nature, given that it has been considered that each bacterium has a specific virus that it could be used as a potent antibacterial agent. Finally, as long as conventional antimicrobial treatments continue to be used as the main means of containment, even when they are used correctly, the microevolution of bacteria will be itself sure to continue its own path.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química, O crescente surgimento e desenvolvimento de feridas crónicas tem-se tornado um problema grave a nível mundial. Com o aumento da esperança média de vida e o envelhecimento da população, a incidência de doenças venosas e arteriais, que levam ao aparecimento destas feridas tende a agravar se, sendo já considerado pela Organização Mundial de Saúde uma epidemia global. Estas feridas não estão somente associadas a uma diminuição drástica da qualidade de vida dos pacientes, como também a graves infeções, desregulações do sistema imunitário e até à morte. A aplicação de péptidos antimicrobianos e/ou imunoregulatórios no tratamento destas feridas surge como uma alternativa de elevado potencial para ultrapassar estas dificuldades. Neste trabalho foram sintetizados através da técnica de síntese peptídica em fase sólida os péptidos AAPV, dotado de capacidades para regular a atividade da elastase de neutrófilos humanos (HNE), demasiado elevada em feridas crónicas, e o péptido CW49, capaz de estimular a fase de angiogénese e de diminuir a prolongada ação inflamatória também característica das feridas crónicas. Os péptidos foram estruturalmente caracterizados por ressonância magnética nuclear, espectrometria de massa com ionização por electrospray e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por refletância total atenuada. A sua pureza foi confirmada por cromatografia líquida de alta eficiência. Foram produzidas por wet-spinning fibras com estrutura co-axial. A camada externa foi construída com alginato de sódio (2% m/v) combinado com N-carboximetilquitosano (ao dobro da sua concentração mínima bactericida estabelecida contra a bactéria Staphylococcus aureus), um polímero responsivo a pH neutro e básico, e um núcleo por policaprolactona (10% m/v) e o péptido AAPV (a 1,5 µg/mL, concentração que garante mais de 40% de inibição da HNE). As fibras foram quimicamente e morfologicamente avaliadas por ATR-FTIR e microscopia ótica de campo claro, o seu grau de hidratação e perfil de degradação a 28 dias estudados e a sua capacidade de inibir a HNE assim como a sua atividade antimicrobiana contra S. aureus confirmadas. Os dados recolhidos demonstraram o potencial das fibras co-axiais de SA-NCMC-PCL-AAPV para o desenvolvimento de uma nova geração de pensos bioativos para o tratamento de feridas crónicas., The emergence and development of chronic wounds has become a huge problem worldwide. With the increase in average life expectancy and consequent ageing populations, the frequency of venous and arterial diseases, that lead to the appearance of this wounds tends to get worse. It is already considered a global epidemic by the World Health Organization. These wounds are not just associated to a drastic decrease of patient life quality, they are also associated to serious infections, immune system dysregulations and even dead. The application of antimicrobial peptides emerges as an alternative to overcome these difficulties with high potential. In this work, the peptides AAPV, with the ability to regulate the human neutrophil elastase (HNE) activity, too high in chronic wounds, and the CW49 peptide, capable of stimulating the angiogenesis and decreasing the prolonged inflammatory stage characteristic of chronic wounds, were synthesized by solid phase peptide synthesis. The peptides were structurally characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy, electrospray ionization mass spectrometry and Fourier transform infrared spectroscopy– attenuated total reflectance, and its purity accessed by high performance liquid chromatography. Coaxial fibers were produced by wet-spinning techniques, with the external layer constituted by sodium alginate (2% w/v) and N-carboxymethyl chitosan (at the double of its minimum bactericidal concentration stablished against Staphylococcus aureus), a responsive polymer to neutral-basic pH, and a core of polycarolactone (10% w/v) and AAPV peptide (at 1.5 µg/mL, the concentration that ensures more than 40% inhibition of HNE). The fibers were chemically and morphologically characterized by ATR FTIR and brightfield microscopy, its swelling degree and degradation profile at 28 days studied and its capacity of HNE inhibition as well as its antibacterial activity against S. aureus confirmed. Data showed the potential of SA-NCMC-PCL-AAPV coaxial fibers in the development of a new generation of bioactive wound dressings., Agradeço ao Centro de Ciência e Tecnologia Têxtil (2C2T) da Universidade do Minho pela disponibilidade para que fosse desenvolvida parte do trabalho nas suas instalações e à Fundação para a Ciência e a Tecnologia pelo financiamento do projeto onde este trabalho se insere, o projeto PEPTEX PTDC/CTM-TEX/28074/2017 (POCI-01-0145-FEDER-028074).

ilustraciones, gráficas, tablas Staphylococcus aureus es una bacteria de gran importancia clínica, caracterizada por ser la especie más virulenta dentro de su género y causante de infecciones muy diversas que pueden amenazar la vida de quienes las padecen. Sin embargo, su importancia no radica únicamente en las enfermedades que causa, sino en la alta capacidad que ha evidenciado para presentar resistencia a múltiples antibióticos dentro de los que se encuentran los βlactámicos, ejemplificada por la resistencia a meticilina. Los aislamientos resistentes a meticilina son un problema de salud pública mundial, que inicialmente se atribuían a ambientes hospitalarios, pero que con el paso del tiempo han comenzado a reportarse cada vez con más frecuencia en la comunidad. Adicional a esto, se ha observado resistencia a otros antibióticos con blancos terapéuticos diferentes. Lo anterior hace necesario la búsqueda de nuevas alternativas que permitan controlar el crecimiento bacteriano de aislamientos que no pueden tratarse mediante los antimicrobianos existentes actualmente. Este trabajo tiene como objetivo determinar el efecto de péptidos derivados de catelicidina en el crecimiento y la morfología de aislamientos clínicos de S. aureus procedentes de la ciudad de Bogotá D.C. Para ello, realizaremos la caracterización molecular respecto al gen de resistencia a meticilina mecA, la proteína A (spa) y pvl , causante de la presencia de leucocidina Panton-Valentine, e identificaremos los perfiles de sensibilidad a compuestos antibióticos de 57 aislamientos clínicos de S. aureus. Adicionalmente, evaluaremos la actividad de péptidos de catelicidina, LL-37 y ATRA-1, y daptomicina sobre los aislamientos clínicos caracterizados. Finalmente, identificaremos los cambios en la morfología bacteriana de S. aureus, por acción de los péptidos de catelicidina, mediante microscopía electrónica de barrido. Determinamos que existe una importante prevalencia de aislamientos resistentes a meticilina, y que además, existen aislamientos con discordancias en el perfil de sensibilidad a estos antibióticos en S. aureus, por otra parte se evidencia una tasa alta de sensibilidad a antibióticos con mecanismos de acciones diferentes a meticilina. Comprobamos que los péptidos LL-37 y ATRA-1 presentan capacidad antimicrobiana frente a este patógeno y que existen diferencias entre la actividad de estos compuestos y el perfil de sensibilidad a meticiilina. Finalmente, comprobamos que estos péptidos generan cambios en la morfología superficial como uno de sus mecanismos de acción, sin embargo, no se descarta que presenten efectos intracelulares que potencien su actividad antimicrobiana. Con este trabajo, buscamos contribuir a la vigilancia de la resistencia bacteriana en la ciudad de Bogotá, promover el desarrollo de nuevas alternativas terapéuticas que permitan controlar la resistencia bacteriana en nuestra región, así como aportar en la caracterización de la actividad de péptidos antimicrobianos sintéticos en S. aureus. (Texto tomado de la fuente) Staphylococcus aureus is a bacterium of great clinical importance. It is the most virulent species within its genus and the cause of very diverse infections that can threaten the lives of those who suffer from them. More importantly, it has shown resistance to multiple antibiotics, including β-lactam antibiotics, like Methicillin resistance. Methicillin-resistant isolates are a worldwide public health problem, attributed initially to hospital environments, but it has begun to be reported more and more frequently in the community. In addition to this, resistance to other antibiotics with different therapeutic targets has been observed. That makes it necessary to search for new alternatives to control the bacterial growth of isolates that cannot be treated with existing antibiotics. This work aims to determine the effect of cathelicidin-derived peptides on the growth and morphology of S. aureus clinical isolates from Bogotá D.C. city. We performed molecular characterization of the methicillin resistance mecA gene, protein A (spa), and pvl genes, and we identified the sensitivity profiles to the antibiotics of 57 S. aureus clinical isolates. Additionally, we evaluated the antimicrobial activity of LL-37, ATRA-1, and daptomycin on the characterized clinical isolates. Finally, we identified the changes in S. aureus bacterial morphology by peptides’ action using scanning electron microscopy (SEM). We determined that there is an important prevalence of resistant isolates to Methicillin. Some of them with discordances in the methicillin sensitivity in S. aureus. However, a high sensitivity rate to antibiotics with mechanisms of action different from methicillin is evidenced. We found that LL-37 and ATRA-1 peptides have antimicrobial capacity against this pathogen and are differences between the activity of these compounds and the sensitivity of the Methicillin profile. Finally, we proved that these peptides generate Surface changes in morphology as one of their mechanisms; however, it is not excluded that they present intracellular effects that potentiate its antimicrobial action. With this work, we are looking to contribute to the surveillance of bacterial resistance in Bogotá city, promote the development of new therapeutic strategies to control bacterial resistance in our region, and contribute to the characterization of the activity of synthetic antimicrobial peptides against S. aureus. Maestría Magíster en Ciencias - Microbiología Caracterización de aislamientos de S. aureus Perfil de sensibilidad antibiótica En este estudio se incluyeron 57 aislamientos proporcionados por el Grupo para el Control de la resistencia bacteriana en Bogotá (GREBO) y el laboratorio de Biofísica de la Universidad de los Andes (ver Anexo A). A partir de estos aislamientos se realizaron cultivos iniciales de 24 h a 37°C en medio solido tripticasa de soya (TSA) (Scharlau Chemie, España). La sensibilidad oxacilina se evalúo empleando el método microdilución en caldo conforme a lo descrito en la norma CLSI M07 (Clinical and Laboratory Standards Institute, 2018) y a cefoxitina, gentamicina, eritromicina, clindamicina, ciprofloxacina y trimetoprima-sulfametoxazol empleando el método difusión en agar conforme a lo descrito en la normar CLSI M02 (Clinical and Laboratory Standards Institute, 2018). Como controles se emplearon las cepas Staphylococcus aureus subsp. aureus (ATCC® 25923™), Staphylococcus aureus subsp. aureus (ATCC® 29213™) y Staphylococcus aureus subsp. aureus (ATCC® 33591™) (American Type Culture Collection, Virginia, USA) y los aislamientos clínicos 1631 sensible a daptomicina y 1634 resistente a daptomicina, proporcionados por el laboratorio de Biofísica de la Universidad de los Andes (ver anexo A). Todos los ensayos se realizaron por triplicado. Microbiología médica Biología molecular de agentes infecciosos

ilustraciones, gráficas, tablas La emergencia provocada por la resistencia microbiana a los medicamentos disponibles actualmente ha motivado el desarrollo de agente terapéuticos que superen esta limitación. Los péptidos antimicrobianos (PAMs) son una alternativa que ha ganado relevancia ya que poseen actividad antimicrobiana contra un amplio espectro de microorganismos y, anticancerígena contra líneas celulares de diferentes tipos de cáncer a través de mecanismos de acción únicos. Una de las alternativas que permite potenciar la actividad biológica de los PAMs es la síntesis de quimeras peptídicas, que permite la obtención de moléculas que no son producidas de forma natural y actúan a través de mecanismos de acción combinados generando aumento de la selectividad y actividad biológica entre 1,5 y 10 veces. En este sentido, el diseño de las quimeras puede combinar péptidos penetrantes en las células con péptidos activos biológicamente para generar péptidos híbridos con doble función. Dentro de la revisión bibliográfica se incluyen también diferentes métodos de obtención de PAMs como la obtención a partir de fuentes naturales, que se considera costosa y de baja aplicación en el campo industrial, la producción a través del método recombinante mediante la manipulación genética de microorganismos como E. Coli que se convierten en productores de PAMs, lo que lo hace un método económico y rápido, aunque presenta limitaciones en el diseño de secuencias con AA no naturales, y por último el método de síntesis química en fase sólida (SPPS) que es el de mayor popularidad ya que permite obtener péptidos sin limitaciones en el diseño de las secuencias, es un método escalable y que genera altos rendimientos. (Texto tomado de la fuente). The emergence caused by microbial resistance to currently available drugs has motivated the development of therapeutic agents that overcome this limitation. Antimicrobial peptides (AMPs) are an alternative that has gained relevance because they have antimicrobial activity against a wide spectrum of microorganisms and anticancer activity against cell lines of different types of cancer through unique mechanisms of action. One of the alternatives that allows enhancing the biological activity of PAMs is synthesis of peptide chimeras, which allows obtaining molecules that are not produced naturally and act through combined mechanisms of action, generating an increase in selectivity and biological activity. between 1.5 and 10 times. In this regard, the design of chimeras can combine cell-penetrating peptides with biologically active peptides to generate hybrid peptides with dual functions. Within the bibliographic review, different methods of obtaining PAMs are also included, such as obtaining from natural sources, which is considered expensive and of low application in the industrial field, production through the recombinant method through the genetic manipulation of microorganisms such as E. Coli that become producers of PAMs, which makes it an economical and fast method, although it has limitations in the design of sequences with non-natural AA, and finally the solid phase chemical synthesis method (SPPS) that is the most popular since it allows obtaining peptides without limitations in the design of the sequences, it is a scalable method that generates high yields. Maestría Magíster en Ciencias - Química

El Psílido de los cítricos Diaphorina citri kuwayama (Hemiptera: liviidae) es el vector más importante de la bacteria asociada a la enfermedad más grave y destructiva de la citricultura mundial, el Huanglongbing o HLB. En julio de 2021, D. citri se detectó en la región de Emek Jefer (Israel) en una zona donde existen muchas plantaciones de cítricos. La llegada de este Psílido a la cuenca mediterránea, junto con la expansión del otro vector del HLB Trioza erytreae (Del Guercio) (Hemiptera: Triozidae), ya presente en la España peninsular desde 2014, supone la mayor amenaza para la citricultura mediterránea, por tratarse de una enfermedad incurable que podría causar daños catastróficos en los cítricos españoles. En particular, la detección de D. citri en el Mediterráneo hace vislumbra un escenario futuro nada alentador. El potencial biótico de D. citri es mucho mayor que T. erytreae y es, además, capaz de multiplicarse rápidamente sobre las principales variedades y especies de cítricos cultivadas en el Mediterráneo. Por todo ello, es de vital importancia impedir la llegada de D. citri a nuestro territorio y, con el fin de evitar su propagación y conseguir su erradicación, permanecer alerta para actuar con rapidez y eficacia en caso de detección.

Las bacterias farmacorresistentes plantean un enorme problema de salud pública que ha sido provocada por el mal uso que se ha hecho de los antibióticos. Se ha estado trabajando en múltiples alternativas para combatir este problema. Una de estas opciones ha sido el uso de los péptidos antimicrobianos (AMPs), en lugar de los fármacos convencionales, debido a la dificultad que parece que tienen a que se desarrollen resistencias. Además, se ha visto que estos AMPs no sólo son efectivos contra bacterias, sino que también pueden ser activos ante hongos, parásitos, virus, o células cancerosas por lo que suponen un campo de estudio muy novedoso y con prometedores resultados. En este trabajo se ha pretendido dar una visión general sobre los péptidos antimicrobianos, así como su importancia en el tratamiento de bacterias multirresistentes, y más concretamente sobre el péptido melitina. La melitina es un péptido antimicrobiano cuya estructura es en forma de hélice-bisagra-hélice procedente del veneno de la abeja, y cuyo mecanismo de acción consiste en alterar las bicapas de fosfolípidos formando poros y provocando una lisis de la célula. Se han estudiado las aplicaciones de la melitina ante distintas bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, y se ha visto que puede tener resultados prometedores en el tratamiento de estas infecciones, e incluso se ha demostrado que pueden tener efectos sinérgicos con antibióticos convencionales mejorando así la eficacia de estos. Los AMP como agentes antibacterianos han estado dando buenos resultados, sin embargo, algunos inconvenientes como su inestabilidad, la toxicidad que puedan causar al huésped o los costos de producción, ha favorecido el desarrollo de los péptidos sintéticos (SAMP) destacando el péptido CAM (cecropina A- melitina) y derivados del mismo, los cuales han presentado mejores actividades antibacterianas y menores efectos adversos que sus péptidos naturales de partida, la melitina y la cecropina. Universidad de Sevilla. Grado en Farmacia

Dissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Infecções por bactérias multirresistentes são cada vez mais prováveis e são frequentemente um risco de vida. Uma das potenciais soluções para combater o aparecimento de é a introdução de péptidos antimicrobianos como antibióticos. Contudo, estes compostos têm limitações, como tempo de semi-vida demasiado curto ou efeitos secundários demasiado perigosos. Uma das soluções para os tornar mais eficazes é a sua modificação com polímeros, para alterar a sua farmacocinética e farmacodinâmica.Este trabalho teve por objectivo avaliar a eficácia da conjugação dos péptidos antimicrobianos polimixina B e polifemusina I com o polímero policaprolactona como potencial modificação para melhorar os seus efeitos. A polimixina B é um antibiótico de última linha e a polifemusina I mesmo não tendo uso medico, demonstrou em laboratório ser eficaz contra uma vasta gama de microrganismosProcurou-se verificar que 1) não há impacto no mecanismo de acção, nomeadamente a interacção entre membranas e os conjugados e 2) verificar que as micelas se mantém estáveis em água. Foram realizadas simulações de dinâmica molecular clássica com o campo de forças AMBER e analisada a estrutura e dinâmica dos compostos em água.Neste trabalho, apesar de dificuldades em estabelecer os sistemas para simular, conseguimos com sucesso criar uma micela estável com PCL e polimixina B e criar uma membrana modelo para testar a membrana. Também explicamos os métodos e algum código python que foram utilizados para estabelecer os modelos. Infections by multi-resistant bacteria are rising in frequency and are often life-threatening. One of the proposed solutions is the introduction of antimicrobial peptides as antibiotics. However, these compounds suffer from a short half-life and can display cytotoxic effects, particularly severe haemolytic activity. Polymeric modification of antimicrobial peptides is a strategy that can be used to increase in their effectiveness and therapeutic spectrum, by altering their pharmacokinetics and pharmacodynamics properties.In this work we evaluated the conjugation effectiveness with polycaprolactone as a modification to improve the AMPs, specifically polymyxin B and polyphemusin I. Polymyxin B is one an antibiotic of last resort and polyphemusin I, - while not in medical use has been shown to be effective against a broad spectrum of microorganisms.We intended to 1) verify the mechanism of action, particularly in the interaction between the cell membranes and the conjugates, is not negatively impacted and 2) check if the micelles remain stable in water. We have performed classical Molecular Dynamics simulations with AMBER force field and analysed their structure and dynamics in water.In this work, despite time consuming difficulties establishing the systems to simulate, we succeeded in creating a stable micelle with PCL and polymyxin B and prepared a membrane model to test the micelle. We also explained the metodos and some of the python code that were utilized to establish the models.

Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) is the key pest in maize crops and has a major impact on world agriculture. Several studies on the biological control of this species have been carried out, and these demonstrate resistance to biological control and pesticides. However, the humoral immune system of S. frugiperda is not yet completely known in relation to the innate immune response to biological control agents. The aim of this study was to evaluate the expression of Gloverin, Sf-gallerimycin, and Attacin genes in the fat body of larvae at the 6th instar of development. Our work confirmed the expression of Sf-gallerimycin in response to the bacterial challenge, 24 h post-inoculation, and revealed the expression of Gloverin and Attacin for the first time for both bacterial challenge and entomopathogenic fungus Beauveria bassiana challenge. Gloverin and Attacin genes were upregulated under the conditions analyzed. In addition, we revealed the presence of two probable antimicrobial peptides in the hemolymph, induced 24 h post challenge with the microorganisms. The 4.7 kDa band b is probably a defensin-like peptide, and the 6.1 kDa band a is a peptide not yet reported in S. frugiperda. Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) es la principal plaga del maíz y tiene un gran impacto en la agricultura mundial. Se han realizado varios estudios sobre el control biológico de esta especie, y estos demuestran resistencia al control biológico y plaguicidas. Sin embargo, el sistema inmune humoral de S. frugiperda aún no se comprende completamente en relación con la respuesta inmune innata a los agentes de control biológico. El objetivo de este trabajo fue evaluar la expresión de los genes Gloverina, Sf-galerimicina y Attacina en el cuerpo graso de larvas en el sexto estadio de desarrollo. Nuestro trabajo confirmó la expresión de Sf-galerimicina en respuesta al desafío bacteriano, 24 h después de la inoculación, y reveló por primera vez la expresión de Gloverina y Attacina, tanto con el desafío bacteriano como con el hongo entomopatógeno Beauveria bassiana. Los genes de Gloverina y Attacina aumentaron en las condiciones analizadas. Además, revelamos la presencia de dos probables péptidos antimicrobianos en hemolinfa, inducidos 24 h después del desafío con microorganismos. La banda b de 4,7 kDa es probablemente un péptido similar a la defensina, y la banda a de 6,1 kDa es un péptido aún no informado en S. frugiperda. Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) é a principal praga da cultura do milho e tem grande impacto na agricultura mundial. Vários estudos sobre o controle biológico desta espécie têm sido realizados, e estes demonstram resistência ao controle biológico e agrotóxicos. No entanto, o sistema imune humoral de S. frugiperda ainda não é completamente conhecido em relação à resposta imune inata para agentes de controle biológico. O objetivo deste estudo foi avaliar a expressão dos genes Gloverin, Sf-galerimycin e Attacin no corpo gorduroso de larvas no 6º instar de desenvolvimento. Nosso trabalho confirmou a expressão de Sf-galerimicina em resposta ao desafio bacteriano, 24 h após a inoculação, e revelou pela primeira vez a expressão de Gloverina e Attacina, tanto com o desafio bacteriano quanto com o fungo entomopatogênico Beauveria bassiana. Os genes Gloverina e Attacina foram regulados positivamente nas condições analisadas. Além disso, revelamos a presença de dois prováveis ​​peptídeos antimicrobianos na hemolinfa, induzidos 24 h após o desafio com os microrganismos. A banda b de 4,7 kDa é provavelmente um peptídeo do tipo defensina, e a banda a de 6,1 kDa é um peptídeo ainda não relatado em S. frugiperda.

RESUMEN Como contexto, se menciona el significado de la resistencia bacteriana a los antibióticos de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS) [4], por qué surge la necesidad de responder, cuáles son los mecanismos de resistencia y la problemática del uso de antibióticos en la agricultura [3], y por qué esta amenaza no debe pasar desapercibida. Se mencionan algunas estadísticas de defunciones a nivel mundial en 2018 [1] a causa de la resistencia bacteriana a los antibióticos. Además, se presenta lo que actualmente la OMS considera como las bacterias en estado de alerta, ya que se necesitan nuevos medicamentos a la brevedad posible [2, 4, 5]. Se mencionan las posibles soluciones y tratamientos a este problema mundial, profundizando específicamente en el uso de los péptidos antimicrobianos de veneno de alacrán como alternativa [6]. Por último, se tocan 4 puntos importantes para resumir lo que se presentó durante la charla, tanto de la situación actual a nivel mundial como las posibles soluciones y tratamientos., {"references":["CDC. (2019, 30 diciembre). CDC Global Health - Infographics - Antibiotic Resistance The Global Threat. Antibiotic Resistance The Global Threat. https://www.cdc.gov/globalhealth/infographics/antibiotic-resistance/antibiotic_resistance_global_threat.htm","Gagneux, S. (2006). The Competitive Cost of Antibiotic Resistance in Mycobacterium tuberculosis. Science, 312(5782), 1944–1946. https://doi.org/10.1126/science.1124410","López, U. P., & Calvo, M. L. (2019, 7 noviembre). ¿Qué papel tiene la agricultura en la transmisión de la resistencia a antibióticos? The Conversation. https://theconversation.com/que-papel-tiene-la-agricultura-en-la-transmision-de-la-resistencia-a-antibioticos-126369","Organización Mundial de la Salud. (2020, 31 julio). Resistencia a los antibióticos. Resistencia a los antibióticos. https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/resistencia-a-los-antibi%C3%B3ticos","Smith T., Wolff K.A., Nguyen L. (2012) Molecular Biology of Drug Resistance in Mycobacterium tuberculosis. In: Pieters J., McKinney J. (eds) Pathogenesis of Mycobacterium tuberculosis and its Interaction with the Host Organism. Current Topics in Microbiology and Immunology, vol 374. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/82_2012_279","Quintero-Hernández, V., Cesa Luna C., Muñoz- Rojas J. Péptidos antimicrobianos de alacrán. Alianzas y Tendencias. 2017, 2 (2): 1-5.","Quintero-Hernández V. La próxima pandemia: Bacterias multirresistentes a antibióticos. Alianzas y Tendencias BUAP [Internet]. 2021;6(21):i–vii. Available from: https://drive.google.com/file/d/1nSjMDFztaM7GpS9d_OAnXU_O-4Wpc-FZ/view"]}

La tuberculosis es la segunda causa de muerte por enfermedades infecciosas. El principal mecanismo de defensa temprano frente a Mycobacterium tuberculosis (Mtb) es la respuesta inmune innata, destacando la secreción del péptido antimicrobiano LL 37 por macrófagos y células epiteliales. La vitamina D tiene un efecto positivo en el control de la TB al inducir a LL-37. El factor nuclear CEBPα induce a LL-37 por estrés al retículo endoplasmático. En este trabajo evaluamos el papel de CEBPα durante la infección con Mtb. Nuestros resultados indican que Mtb incrementa la expresión de CEBPα, el cual es necesario para la eliminación del bacilo. Nueva información sobre CEBPα durante la TB ayudará a proponerlo como blanco terapéutico al inducir o potenciar la respuesta inmune. Investigadores Estudiantes

espanolResumen Los peptidos antimicrobianos han atraido mucha atencion como nuevos agentes terapeuticos contra enfermedadesinfecciosas. En este estudio se hizo el diseno racional in silico de 18 peptidos cationicos con actividad antimicrobiana contra bacterias patogenas resistentes utilizando el programa DEPRAMP desarrollado en el Grupo de Investigacion en Bioquimica y Microbiologia de la Universidad Industrial de Santander. Posteriormente, los peptidos disenados se sintetizaron en fase solida con el metodo de 9-fluorenilmetoxicarbonilo en medio acido. Se obtuvieron secuencias cortas de 17 aminoacidos con un grado de pureza entre 95 y 98 %, estructura secundaria de helice alfa, carga neta cationica (entre +3 y +6), punto isoelectrico entre 10,04 y 12,03 e indice de hidropatia entre -0,62 y 1,14. Todos los peptidos antimicrobianos mostraron actividad antibacteriana y bactericida in vitro frente al menos una de las cepas patogenas estudiadas: Escherichia coli O157: H7, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina. Los peptidos antimicrobianos GIBIM-P5S9K y GIBIM-P5F8W registraron la mejor actividad antibacteriana, alcanzando una concentracion minima inhibitoria (CMI99) en rangos de 0,5 a 25 μM frente a las tres cepas evaluadas, de las cuales Escherichia coli O157: H7 fue la mas sensible frente al peptido antimicrobiano GIBIMP5F8W, con una CMI99 de 0,5 μM y una concentracion minima bactericida de 10 μM, en tanto que la cepa de Pseudomonas aeruginosa fue la mas resistente, con una CMI de mas de 100 μM frente a mas de cinco peptidos antimicrobianos. La toxicidad de los peptidos sobre los eritrocitos produjo un porcentaje de hemolisis menor al 40 % en concentraciones de 50 μM. Por su parte, en las lineas celulares de carcinoma de pulmon A549 y HepG2, el unico compuesto que presento toxicidad fue GIBIM-P5F8W, presentando un 36% de celulas viables en concentraciones de 100 μM del peptido en la linea celular A549. EnglishAbstract Antimicrobial peptides have attracted much attention as new therapeutic agents against infectious diseases. In this work, we made the rational in silico design of 18 cationic peptides with antimicrobial activity against resistant pathogenic bacteria using the DEPRAMP software developed in the GIBIM research group. Subsequently, the designed peptides were synthesized in solid phase using the Fmoc strategy in an acid medium. Then, sequences of 17 amino acids were obtained with a degree of purity between 95 and 98%, secondary structure α-helix, net cationic charge (between +3 and +6), pI between 10.04 to 12.03, and hydropathy index between -0.62 and 1.14. All antimicrobial peptides showed antibacterial and bactericidal activity in vitro against at least one of the pathogenic strains studied: Escherichia coli O157: H7, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus Resistant to Methicillin. The GIBIM-P5S9K and GIBIM-P5F8W antimicrobial peptides presented the best antibacterial activities reaching MIC99 in ranges of 0.5 to 25 μM against the three strains evaluated. E. coli O157: H7 was the most sensitive strain to the GIBIMP5F8W presenting 0.5 μM MIC99 and 10 μM MBC, and P. aeruginosa was the most resistant strain with MIC values over 100 μM against more than five antimicrobial peptides. The toxicity of peptides in erythrocytes produced a hemolysis percentage of less than 40% in concentrations of 50 μM. On the other hand, in the lung carcinoma cell lines A549 and HepG2, the only compound that presented toxicity was GIBIM-P5F8W, presenting 36% of viable cells in concentrations of 100 μM of the peptide in the A549 cell line.

Texto ilustraciones, gráficas, tablas Los péptidos antimicrobianos (PAMs) constituyen una alternativa terapéutica para el desarrollo de tratamientos de enfermedades infecciosas, que podrían contrarrestar el ascendente número de microorganismos resistentes a antibióticos que han incrementado el problema de salud pública a nivel mundial. La OMS en el año 2018, reportó la aparición de cepas resistentes y multirresistentes, bacterias como Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii y Staphylococcus aureus, han desarrollado mecanismos de resistencia frente a los antibióticos de primera línea, evidenciando la ineficacia de los fármacos utilizados comúnmente. Como una estrategia para ampliar las alternativas terapéuticas los péptidos derivados de la Lactoferricina Bovina (LfcinB), que contienen el motivo mínimo de actividad antimicrobiana RRWQWR, han sido evaluados contra cepas de referencia Gram positivas y Gram negativas, esta investigación ha permitido enfocar el péptido tetramérico LfcinB (20-25)4 con actividad antibacteriana promisoria. Dando continuidad a esta investigación, en el presente trabajo se evaluó la actividad antibacteriana de LfcinB (20-25)4 contra aislados clínicos de S. aureus y E. coli los cuales presentan diferentes perfiles de resistencia. Se determinó que el péptido tetramérico presenta actividad contra los aislados clínicos evaluados, con Concentraciones Mínimas Inhibitorias (CMI) en el rango de 11 μM a 22 μM para bacterias Gram positivas y 5 μM a 22 μM para Gram negativas; estos resultados muestran que este péptido LfcinB (20-25)4 con actividad antibacteriana, tanto en cepas de referencia como en aislados clínicos, es una alternativa viable para el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos. (Texto tomado de la fuente) Antimicrobial peptides (PAMs) are an alternative to the development of new antibacterial therapies, which could counteract the ascending number of antibiotic- resistant microorganisms that have increased the global public health problem. In the latest WHO reports in 2018, it indicates that bacteria such as Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii and Staphylococcus aureus, exhibit resistance against first-line antibiotics and are classified as resistant and multidrug-resistant strains, demonstrating the inefficiency of drugs worldwide. Within this context, peptides derived from Lactoferricin Bovina (LfcinB) containing the minimum motif, have been evaluated against Gram-positive and Gram-negative reference strains. In this work, the tetrameric peptide LfcinB (20- 25)4 was evaluated against clinical isolates of S. aureus and E. coli that have been classified as multidrug-resistant by the Institute of Cancerology of Bogota, with a new identification through MALDI TOF. The activity of this peptide was demonstrated against the clinical isolates evaluated, having a minimal inhibitory concentration (MIC) within the range of 11 – 22μM for Gram-positive bacteria and 5 – 22μM for Gram negatives. In addition, the activity in combination with ciprofloxacin was evaluated for one of the isolates with higher percentages of antibiotic resistance, resulting in an additive effect that maintained the concentration of the peptide. All these results show that the tetrameric peptide LfcinB (20-25)4 with antibacterial activity, is a viable alternative for the development of new therapeutic agents. (Text taken from source) Maestría Magíster en Ciencias - Microbiología Microbiología

Digital, Escherichia coli O157:H7 es una bacteria patógena responsable de enfermedades transmitidas por alimentos y reconocida por su capacidad de resistencia a diversos antibióticos; razón por la cual, se generan complicaciones en el tratamiento de infecciones producidas por esta bacteria. El péptido Ib-M1 libre e inmovilizado en nanopartículas magnéticas de óxido de hierro (IONP@Ib-M1) ha surgido como una nueva alternativa antimicrobiana contra E. coli O157:H7 y aislados clínicos de esta bacteria. El mecanismo de acción de Ib-M1 e IONP@Ib-M1 contra E. coli O157:H7 aún es desconocido; por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue la identificación del cambio en el perfil de proteínas de E. coli O157:H7 luego del tratamiento con Ib-M1 e IONP@Ib-M1 como primer paso para determinar su mecanismo de acción. Para esto, se llevó a cabo la obtención de proteínas, posteriormente se llevó a cabo una electroforesis bidimensional para finalmente realizar la determinación de la variabilidad de los perfiles proteicos. Una vez obtenidos los perfiles proteicos se llevó a cabo un análisis de varianza (ANOVA). Los resultados muestran la identificación de proteínas expresadas diferencialmente y las cuales se encuentra involucradas en procesos de quimiotaxis, síntesis y mantenimiento de proteínas, procesos redox, crecimiento celular, transporte de aminoácidos e inhibición de traducción., Escherichia coli O157:H7 is a pathogenic bacterium that causes Foodborne Diseases. These diseases become a public health problem since strains resistant to different antibiotics have been found. The Ib-M1 peptide and its bioconjugate in magnetic iron oxide nanoparticles (IONP@Ib-M1) have emerged as a new antimicrobial alternative against E. coli O157:H7 and clinical isolates. The mechanism of action of Ib-M1 and IONP@Ib-M1 against E. coli O157:H7 is still unknown, therefore, the objective of this research is to identify the change in the protein profile of E. coli O157:H7 after treatment with Ib-M1 and IONP@Ib-M1, as a first step to determine the mechanism of action on the pathogen. For this, the obtaining of intracellular proteins was carried out, subsequently a two-dimensional electrophoresis was carried out to finally carry out the determination of the variability of the protein profiles. Once the protein profiles were obtained, an analysis of variance (ANOVA) was carried out. The results show the identification of proteins differentially expressed and which are involved in chemotaxis, protein synthesis and maintenance, redox processes, cell growth, amino acid transport, and translation inhibition., Escherichia coli O157: H7 é uma bactéria patogênica que causa doenças transmitidas por alimentos; Essas doenças se tornam um problema de saúde pública desde que foram encontradas cepas resistentes a diferentes antibióticos. O peptídeo Ib-M1 e seu bioconjugado em nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (IONP@Ib-M1) emergiram como uma nova alternativa antimicrobiana contra E. coli O157:H7 e isolados clínicos. O mecanismo de ação de Ib-M1 e IONP@Ib-M1 contra E. coli O157:H7 ainda é desconhecido, portanto, o objetivo desta pesquisa é identificar a alteração no perfil proteico de E. coli O157:H7 após o tratamento com Ib-M1 e IONP@Ib-M1, como primeiro passo para determinar o mecanismo de ação do patógeno. Para isso, foi realizada a obtenção de proteínas intracelulares; posteriormente, foi realizada uma eletroforese bidimensional para finalmente realizar a determinação da variabilidade dos perfis de proteínas. Uma vez obtidos os perfis proteicos, foi realizada uma análise de variância (ANOVA). Os resultados mostram a identificação de proteínas diferencialmente expressas e envolvidas em processos de quimiotaxia, síntese e manutenção de proteínas, processos redox, crescimento celular, transporte de aminoácidos e inibição da tradução., Ciencias Exactas y Naturales