Agosto 24, 2020
I ricercatori sviluppano un approccio farmacologico contro le infezioni batteriche.
Gli antibiotici sono tra le scoperte più importanti della medicina moderna e hanno salvato milioni di vite dalla scoperta della penicillina quasi 100 anni fa. Molte malattie causate da infezioni batteriche – come polmonite, meningite o setticemia – vengono trattate con successo con antibiotici. Tuttavia, i batteri possono sviluppare resistenza agli antibiotici, il che lascia i medici in difficoltà per trovare trattamenti efficaci. Particolarmente problematici sono i patogeni che sviluppano una resistenza multi-farmaco e non sono influenzati dalla maggior parte degli antibiotici. Ciò porta a una grave progressione della malattia nei pazienti affetti, spesso con esito fatale. Gli scienziati di tutto il mondo sono quindi impegnati nella ricerca di nuovi antibiotici. I ricercatori dell’Università di Göttingen e dell’Istituto Max Planck per la chimica biofisica di Göttingen hanno ora descritto un nuovo promettente approccio che coinvolge gli “antivitaminici” per sviluppare nuove classi di antibiotici. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Chemical Biology.
Gli antivitaminici sono sostanze che inibiscono la funzione biologica di una vera vitamina. Alcuni antivitaminici hanno una struttura chimica simile a quella della vitamina effettiva la cui azione bloccano o limitano. Per questo studio, il team del professor Kai Tittmann del Göttingen Center for Molecular Biosciences presso l’Università di Göttingen ha lavorato insieme al gruppo del professor Bert de Groot del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen e il professor Tadgh Begley della Texas A&M University (USA). Insieme hanno studiato il meccanismo d’azione a livello atomico di un antivitaminico naturale di vitamina B1. Alcuni batteri sono in grado di produrre una forma tossica di questa vitamina B1 vitale per uccidere i batteri concorrenti. Questo particolare antivitaminico ha solo un singolo atomo in aggiunta alla vitamina naturale in un posto apparentemente irrilevante e l’entusiasmante domanda di ricerca era perché l’azione della vitamina fosse ancora prevenuta o “avvelenata”.
Il team di Tittmann ha utilizzato la cristallografia di proteine ad alta risoluzione per studiare come l’antivitamina inibisce un’importante proteina dal metabolismo centrale dei batteri. I ricercatori hanno scoperto che la “danza dei protoni”, che normalmente si può osservare nelle proteine funzionanti, cessa quasi completamente di funzionare e la proteina non funziona più. “Solo un atomo in più nell’antivitamina si comporta come un granello di sabbia in un complesso sistema di ingranaggi bloccandone la meccanica finemente sintonizzata”, spiega Tittmann. È interessante notare che le proteine umane sono in grado di affrontare relativamente bene l’antivitamina e continuare a funzionare. Il chimico de Groot e il suo team hanno utilizzato simulazioni al computer per scoprire perché è così. “Le proteine umane o non si legano affatto all’antivitamina o in modo tale da non essere” avvelenate “”, afferma il ricercatore Max Planck. La differenza tra gli effetti dell’antivitaminico sui batteri e sulle proteine umane apre la possibilità di utilizzarlo come antibiotico in futuro e creare così nuove alternative terapeutiche.
Il progetto di ricerca è stato finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG).
Fonte:
Materials provided by University of Göttingen.
Riferimenti:
- Fabian Rabe von Pappenheim, Matteo Aldeghi, Brateen Shome, Tadhg Begley, Bert L. de Groot, Kai Tittmann. Structural basis for antibiotic action of the B1 antivitamin 2′-methoxy-thiamine. Nature Chemical Biology, 2020; DOI: 10.1038/s41589-020-0628-4
University of Göttingen. “Are antivitamins the new antibiotics? Researchers develops drug approach against bacterial infections.” ScienceDaily. ScienceDaily, 24 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200824131805.htm>.