Un antibiotico chiamato tanatina attacca il modo in cui è costruita la membrana esterna dei batteri Gram-negativi. I ricercatori dell'Università di Zurigo hanno ora scoperto che ciò avviene attraverso un meccanismo precedentemente sconosciuto. Thanatin, prodotto naturalmente dall'insetto soldato spinoso, può quindi essere utilizzato per sviluppare nuove classi di antibiotici.

L'emergenza globale di batteri resistenti a più farmaci rappresenta una minaccia crescente per la salute umana e la medicina. "Nonostante gli enormi sforzi dei ricercatori accademici e delle aziende farmaceutiche, si è rivelato molto difficile identificare nuovi bersagli batterici efficaci per la scoperta di antibiotici, ", afferma John A. Robinson del Dipartimento di Chimica dell'UZH. "Una delle maggiori sfide è identificare nuovi meccanismi di azione degli antibiotici contro pericolosi batteri Gram-negativi". Questo gruppo di batteri comprende una serie di pericolosi agenti patogeni, come Pseudomonas aeruginosa, che causa infezioni polmonari pericolose per la vita, e ceppi patogeni di Escherichia coli.

Eliminazione dello scudo protettivo esterno

Un team interdisciplinare di chimici e biologi dell'UZH e dell'ETH di Zurigo ha ora scoperto come la tanatina, un antibiotico prodotto naturalmente dall'insetto soldato Podisus maculiventris, colpisca i batteri Gram-negativi. L'antibiotico dell'insetto impedisce la formazione della membrana esterna dei batteri, un meccanismo senza precedenti in un antibiotico. Tutti i batteri Gram-negativi hanno una doppia membrana cellulare, con la membrana esterna che assume un'importante funzione difensiva e aiuta i batteri a bloccare l'ingresso di molecole potenzialmente tossiche nella cellula. L'esterno di questa membrana è costituito da uno strato protettivo di sostanze complesse simili al grasso chiamate lipopolisaccaridi (LPS), senza la quale i batteri non potrebbero sopravvivere.

Concentrandosi sulle interazioni proteina-proteina

Utilizzando metodi all'avanguardia, i ricercatori di Zurigo sono riusciti a dimostrare che la tanatina interrompe il trasporto delle molecole di LPS alla membrana esterna. La via di trasporto consiste in una sovrastruttura di sette diverse proteine ​​che si assemblano per formare un ponte dalla membrana interna attraverso lo spazio periplasmatico alla membrana esterna. Le molecole di LPS attraversano questo ponte verso la superficie della cellula, dove fanno parte della struttura della membrana esterna. La tanatina è in grado di bloccare le interazioni proteina-proteina necessarie per formare il ponte. Di conseguenza, Alle molecole di LPS viene impedito di raggiungere la loro destinazione e la biogenesi dell'intera membrana esterna viene inibita, il che è fatale per i batteri.

Nuovi potenziali candidati clinici

"Questo è un meccanismo d'azione senza precedenti per un antibiotico e suggerisce immediatamente modi per sviluppare nuove molecole come antibiotici mirati a patogeni pericolosi, " spiega Robinson. "Questa scoperta ci mostra un modo per sviluppare sostanze che inibiscono specificamente le interazioni proteina-proteina nelle cellule batteriche".

Questo nuovo meccanismo è già utilizzato da un partner industriale, Polyphor AG di Allschwil vicino a Basilea, per sviluppare nuovi potenziali candidati clinici. L'azienda ha una comprovata esperienza di successo in questo settore e di recente ha anche sviluppato l'antibiotico murepavadina in collaborazione con UZH. La murepavadina è attualmente in fase III di test clinici in pazienti con infezioni polmonari potenzialmente letali causate da Pseudomonas aeruginosa. "Un altro nuovo antibiotico mirato ad altri patogeni Gram-negativi sarebbe un'aggiunta molto gradita ai nuovi farmaci urgentemente necessari per un'efficace terapia antibatterica, "dice Robinson.