Přírodní antibiotikum zbavuje bakterie jejich obrany
Nový výzkum zjistil, že antibiotikum pocházející z hmyzu může zničit ochrannou membránu některých z nejčastěji se vyskytujících bakterií rezistentních na léky. To by mohlo připravit půdu pro novou třídu antibiotik, která by mohla pomoci při řešení současné krize rezistence na léky.
Ve Spojených státech způsobuje rezistence na antibiotika každoročně více než 2 miliony nemocí a 23 000 úmrtí.
Světová zdravotnická organizace (WHO) provedla průzkum u půl milionu lidí a zjistila, že pět nejčastějších bakterií rezistentních na léky je:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Streptococcus pneumoniae
- Salmonella
S výjimkou S. pneumoniae a S. aureus, všechny výše uvedené jsou gramnegativní bakterie. Jméno pochází od Hanse Christiana Grama, lékaře, který vyvinul Gramův test. Toto je test chemického barvení, který rozděluje bakterie na grampozitivní a gramnegativní.
Nalezení nových způsobů ničení gramnegativních bakterií je velkou výzvou s některými důležitými důsledky pro rostoucí krizi veřejného zdraví, kterou je antimikrobiální rezistence.
Nový výzkum možná našel způsob, jak proniknout obranou těchto bakterií. Vědci na univerzitě v Curychu (UZH) ve Švýcarsku zjistili, že thanatin, přirozeně se vyskytující antibiotikum produkované hmyzem zvaným spined solder bug, může napadat vnější membrány gramnegativních bakterií.
John A. Robinson z Katedry chemie UZH je korespondujícím a posledním autorem nového článku, který byl nedávno publikován v časopise Vědecké zálohy.
Zastavení mechanismů sebeobrany bakterií
Robinson vysvětluje motivaci nedávné studie slovy: „I přes obrovské úsilí akademických vědců a farmaceutických společností se ukázalo jako velmi obtížné identifikovat účinné nové bakteriální cíle pro objevování antibiotik.“
"Jedním z hlavních úkolů je identifikace nových mechanismů působení antibiotik proti nebezpečným gramnegativním bakteriím."
Jak ve svém článku vysvětlují Robinson a kolegové, asymetrická vnější membrána chrání gramnegativní bakterie. Tato dvojitá vrstva je tvořena lipopolysacharidovými (LPS) molekulami na vnější straně a membránovými glycerofosfolipidy ve vnitřní vrstvě.
Vědci použili model E-coli a in vitro vazebné studie k testování, zda se antibiotikum thanatin může vázat na určité proteiny zvané „proteiny Lpt“, které vytvářejí můstek z vnitřní membrány na vnější membránu dvojité vrstvy, která chrání gramnegativní bakterie.
Tento můstek se poté používá k transportu molekul LPS na vnější stranu membrány a vytváří tak obrannou bariéru.
Laboratorní analýzy zjistily, že thanatin blokuje interakce mezi proteiny, které jsou nutné k vytvoření mostu. To znamená, že molekuly LPS nemohou dosáhnout svého cíle, což brání vytvoření celé ochranné asymetrické vnější membrány. Bez své obrany bakterie podlehne antibiotiku.
„Tyto výsledky,“ říkají autoři, „zdůrazňují nové paradigma pro působení antibiotik zaměřené na dynamickou síť interakcí protein-protein požadovanou pro sestavení komplexu Lpt v E-coli.”
„Výsledky také identifikují jeden přirozeně se vyskytující peptid jako výchozí bod pro vývoj potenciálních klinických kandidátů, kteří se zaměřují na nebezpečné gramnegativní bakteriální patogeny,“ dodávají.
Robinson komentuje výsledky slovy: „Toto zjištění nám ukazuje způsob, jak vyvinout látky, které specificky inhibují interakce protein-protein v bakteriálních buňkách.“
"Jedná se o bezprecedentní mechanismus působení antibiotika a okamžitě navrhuje způsoby, jak vyvinout nové molekuly jako antibiotika zaměřená na nebezpečné patogeny."
John A. Robinson
