La penicilina lleva más de ocho décadas salvando vidas, pero una parte de su fabricación seguía siendo un misterio. Un equipo internacional liderado por la Universidad de Oxford ha conseguido reconstruir, con precisión atómica, varias etapas de cómo se forma este antibiótico a escala molecular, algo hasta ahora inalcanzable.
El estudio, publicado el 9 de octubre de 2026 en la revista Nature Catalysis, se apoya en un láser de rayos X de electrones libres (XFEL) y funciona como una especie de película molecular, filmada fotograma a fotograma. No hay todavía un medicamento nuevo, pero sí una pista sólida sobre cómo diseñarlos.
El problema: una reacción demasiado rápida para verla
Los científicos conocían las piezas del proceso químico que da lugar a la penicilina. Lo que no habían logrado era observar algunas de sus transformaciones más importantes, porque ocurrían demasiado rápido para captarlas con las técnicas disponibles.
La clave de todo el proceso es una enzima, la isopenicilina N sintasa (IPNS). Su trabajo consiste en transformar una pequeña cadena de aminoácidos en la estructura de anillos que caracteriza a este antibiótico. Entre esos anillos está el betalactámico, esencial para impedir que las bacterias construyan correctamente su pared celular.
Es un terreno con historia. Durante la Segunda Guerra Mundial, Howard Florey, Ernst Chain y sus colaboradores desempeñaron un papel decisivo para convertir la penicilina en un tratamiento eficaz contra las infecciones bacterianas. En 1945, Dorothy Hodgkin logró descifrar su estructura molecular mediante cristalografía de rayos X. La Universidad de Oxford vuelve así a situarse en el centro de la investigación sobre este antibiótico.
La respuesta: una película molecular con rayos X
Los investigadores diseñaron un experimento para reconstruir la formación de la penicilina «fotograma a fotograma». Depositaron miles de diminutas gotas con microcristales de la enzima sobre una cinta móvil de apenas dos milímetros de ancho.
Esa cinta atraviesa una cámara con oxígeno, donde se desencadena la reacción química que se quería capturar. Mientras tanto, un láser de rayos X de electrones libres, con pulsos ultrarrápidos, fue registrando distintas etapas del proceso.
Al reunir todas las imágenes obtenidas, los científicos pudieron reconstruir los cambios de la molécula con una precisión atómica hasta ahora inalcanzable para estas etapas. Es la combinación de microcristales, cinta móvil y pulsos ultrarrápidos lo que permite captar lo que antes pasaba desapercibido.
Lo que muestran las imágenes
Las imágenes revelaron dos estructuras moleculares que hasta entonces habían sido extremadamente difíciles de observar. La primera, llamada tioaldehído, aparece justo antes de que se forme el anillo betalactámico. La segunda corresponde a una fase en la que ese primer anillo ya está construido.
El estudio también muestra que las moléculas de agua presentes en el interior de la enzima ayudan a dirigir la reacción química. Además, intervienen zonas de la proteína alejadas del centro donde se encuentra el hierro. En conjunto, la formación de la penicilina depende de un mecanismo más complejo de lo que se podía apreciar hasta ahora.
Límites y lo que puede aprenderse
Conviene no adelantar acontecimientos: el estudio todavía no se ha traducido en un nuevo medicamento. Lo que ofrece es conocimiento básico sobre cómo la naturaleza construye uno de los antibióticos más importantes de la historia.
Según Patrick Rabe, primer autor de la investigación, conocer con detalle estas reacciones químicas podría permitir modificar enzimas para desarrollar nuevas estructuras antibióticas o mejorar las existentes. Es una vía de investigación frente a la resistencia a los antibióticos, uno de los grandes desafíos sanitarios actuales.
El siguiente paso será esclarecer qué papel desempeña el agua en estas transformaciones moleculares y cómo aprovechar ese conocimiento para diseñar futuros antibióticos. Ochenta años después de su llegada a la medicina, la penicilina sigue enseñando cosas nuevas.
Por la redacción de GUAY.news.
Deja una respuesta