Naturalny antybiotyk pozbawia bakterie ich mechanizmów obronnych
Nowe badania pokazują, że antybiotyk pochodzący z owadów może zniszczyć błonę ochronną niektórych z najbardziej rozpowszechnionych bakterii lekoopornych. Może to utorować drogę nowej klasie antybiotyków, które mogłyby pomóc w rozwiązaniu obecnego kryzysu lekooporności.
W Stanach Zjednoczonych każdego roku oporność na antybiotyki powoduje ponad 2 miliony chorób i 23 000 zgonów.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) przebadała pół miliona ludzi i stwierdziła, że pięć najczęściej występujących bakterii lekoopornych to:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Streptococcus pneumoniae
- Salmonella
Z wyjątkiem S. pneumoniae i S. aureuswszystkie powyższe są bakteriami Gram-ujemnymi. Nazwa pochodzi od Hansa Christiana Grama, lekarza, który opracował test Grama. Jest to chemiczny test barwienia, który dzieli bakterie na Gram-dodatnie i Gram-ujemne.
Znalezienie nowych sposobów niszczenia bakterii Gram-ujemnych jest poważnym wyzwaniem, mającym pewne ważne konsekwencje dla narastającego kryzysu zdrowia publicznego, jakim jest oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Nowe badania mogły znaleźć sposób na penetrację mechanizmów obronnych tych bakterii. Naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu (UZH) w Szwajcarii odkryli, że tanatyna, naturalnie występujący antybiotyk wytwarzany przez owada zwanego robaczkiem żołnierskim, może atakować zewnętrzne błony bakterii Gram-ujemnych.
John A. Robinson z Wydziału Chemii UZH jest korespondentem i ostatnim autorem nowej pracy, która została niedawno opublikowana w czasopiśmie Postęp naukowy.
Zatrzymanie mechanizmów samoobrony bakterii
Robinson wyjaśnia motywację do niedawnego badania, mówiąc: „Pomimo ogromnych wysiłków ze strony naukowców akademickich i firm farmaceutycznych okazało się, że bardzo trudno jest zidentyfikować skuteczne nowe bakteryjne cele do odkrycia antybiotyków”.
„Jednym z głównych wyzwań jest identyfikacja nowych mechanizmów działania antybiotyków przeciwko groźnym bakteriom Gram-ujemnym”.
Jak wyjaśniają Robinson i współpracownicy w swojej pracy, asymetryczna błona zewnętrzna chroni bakterie Gram-ujemne. Ta podwójna warstwa składa się z cząsteczek lipopolisacharydu (LPS) na zewnątrz i glicerofosfolipidów błonowych w warstwie wewnętrznej.
Naukowcy wykorzystali model E coli oraz badania wiązania in vitro w celu sprawdzenia, czy antybiotyk tanatyna może wiązać się z określonymi białkami zwanymi „białkami Lpt”, które tworzą pomost między wewnętrzną błoną a zewnętrzną błoną podwójnej warstwy, która chroni bakterie Gram-ujemne.
Ten most jest następnie używany do transportu cząsteczek LPS na zewnętrzną stronę membrany, tworząc barierę obronną.
Analizy laboratoryjne wykazały, że tanatyna blokuje interakcje między białkami, które są wymagane do utworzenia mostu. Oznacza to, że cząsteczki LPS nie mogą dotrzeć do celu, co zapobiega tworzeniu się całej ochronnej asymetrycznej błony zewnętrznej. Bez swoich mechanizmów obronnych bakteria ulega antybiotykowi.
„Te wyniki”, twierdzą autorzy, „podkreślają nowy paradygmat działania antybiotyków, ukierunkowany na dynamiczną sieć interakcji białko-białko wymagane do złożenia kompleksu Lpt w E coli.”
„Wyniki wskazują również na jeden naturalnie występujący peptyd jako punkt wyjścia do rozwoju potencjalnych kandydatów klinicznych, których celem są niebezpieczne patogeny bakteryjne Gram-ujemne” - dodają.
Robinson komentuje wyniki, mówiąc: „To odkrycie pokazuje nam sposób na opracowanie substancji, które specyficznie hamują interakcje białko-białko w komórkach bakteryjnych”.
„Jest to bezprecedensowy mechanizm działania antybiotyku i natychmiast sugeruje sposoby opracowania nowych cząsteczek jako antybiotyków zwalczających niebezpieczne patogeny”.
John A. Robinson
