Naturligt antibiotikum avlägsnar bakterier från deras försvar
Ny forskning visar att ett antibiotikum som härrör från insekter kan förstöra det skyddande membranet hos några av de vanligaste läkemedelsresistenta bakterierna. Detta skulle kunna bana väg för en ny klass av antibiotika som kan hjälpa till att ta itu med den nuvarande läkemedelsresistenskrisen.
I USA orsakar antibiotikaresistens över 2 miljoner sjukdomar och 23 000 dödsfall varje år.
Världshälsoorganisationen (WHO) undersökte en halv miljon människor och fann att de fem vanligaste läkemedelsresistenta bakterierna är:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Streptococcus pneumoniae
- Salmonella
Med undantag för S. pneumoniae och S. aureus, alla ovanstående är gramnegativa bakterier. Namnet kommer från Hans Christian Gram, en läkare som utvecklat Gram-testet. Detta är ett kemiskt fläcktest som delar upp bakterier i gram- och gramnegativa.
Att hitta nya sätt att förstöra gramnegativa bakterier är en stor utmaning, med några viktiga konsekvenser för den växande folkhälsokrisen som är antimikrobiell resistens.
Ny forskning kan ha hittat ett sätt att tränga igenom dessa bakteriers försvar. Forskare vid universitetet i Zürich (UZH) i Schweiz fann att thanatin, ett naturligt förekommande antibiotikum som produceras av en insekt som kallas den ryggiga soldatbuggen, kan attackera yttre membran av gramnegativa bakterier.
John A. Robinson, från Institutionen för kemi vid UZH, är motsvarande och sista författare till den nya uppsatsen, som nyligen publicerades i tidskriften Vetenskapliga framsteg.
Stoppa bakteriers självförsvarsmekanismer
Robinson förklarar motivationen för den nyligen genomförda studien och säger: "Trots stora ansträngningar från akademiska forskare och läkemedelsföretag har det visat sig vara mycket svårt att identifiera effektiva nya bakteriella mål för upptäckt av antibiotika."
"En av de största utmaningarna är att identifiera nya mekanismer för antibiotikumåtgärd mot farliga gramnegativa bakterier."
Som Robinson och kollegor förklarar i sitt papper skyddar ett asymmetriskt yttre membran gramnegativa bakterier. Detta dubbla skikt består av lipopolysackaridmolekyler (LPS) på utsidan och membranglycerofosfolipider i det inre skiktet.
Forskarna använde en modell av E coli och in vitro bindningsstudier för att testa om antibiotikumet änatin kan binda till vissa proteiner som kallas "Lpt-proteiner", vilket skapar en bro från det inre membranet till det yttre membranet i det dubbla skiktet som skyddar gramnegativa bakterier.
Denna bro används sedan för att transportera LPS-molekyler till membranets yttre sida, vilket skapar en defensiv barriär.
Laboratorieanalyser visade att thanatin blockerar interaktioner mellan proteiner som krävs för att bilda bron. Detta innebär att LPS-molekyler inte kan nå sin destination, vilket förhindrar att hela det asymmetriska yttre membranet bildas. Utan dess försvar böjer bakterien sig för antibiotikumet.
"Dessa resultat", säger författarna, "lyfter fram ett nytt paradigm för en antibiotikumåtgärd, inriktad på ett dynamiskt nätverk av protein-proteininteraktioner som krävs för montering av Lpt-komplexet i E coli.”
"Resultaten identifierar också en naturligt förekommande peptid som utgångspunkt för utvecklingen av potentiella kliniska kandidater som riktar sig mot farliga gramnegativa bakteriepatogener", tillägger de.
Robinson kommenterar resultaten och säger: "Detta resultat visar oss ett sätt att utveckla ämnen som specifikt hämmar protein-protein-interaktioner i bakterieceller."
"Detta är en aldrig tidigare skådad verkningsmekanism för ett antibiotikum och föreslår omedelbart sätt att utveckla nya molekyler som antibiotika riktade mot farliga patogener."
John A. Robinson
