I ricercatori della North Carolina State University hanno progettato biosensori di design in grado di rilevare le molecole antibiotiche di interesse. I biosensori sono un primo passo verso la creazione di "fabbriche" che producono antibiotici all'interno di microbi come E. coli.

I macrolidi sono un gruppo di piccole molecole naturali che possono avere un antibiotico, effetti antimicotici o antitumorali. L'antibiotico eritromicina ne è un esempio:è un macrolide prodotto da batteri che vivono nel suolo. I ricercatori sono interessati all'utilizzo di questi antibiotici naturali e dei microbi che li producono per sviluppare nuovi antibiotici; però, i microbi che producono macrolidi antibiotici producono solo piccole quantità di una varietà limitata di antibiotici.

"Il nostro obiettivo finale è quello di ingegnerizzare i microbi per creare nuove versioni di questi antibiotici per il nostro uso, che ridurrà drasticamente la quantità di tempo e denaro necessari per la sperimentazione e lo sviluppo di nuovi farmaci, "dice Gavin Williams, professore associato di chimica bio-organica presso NC State e corrispondente autore di un articolo che descrive la ricerca. "Per farlo, dobbiamo prima essere in grado di rilevare le molecole antibiotiche di interesse prodotte dai microbi".

Williams e il suo team hanno utilizzato un interruttore molecolare naturale, una proteina chiamata MphR, come biosensore. In E. coli , MphR può rilevare la presenza di antibiotici macrolidi secreti dai microbi che stanno attaccando E. coli . Quando MphR rileva l'antibiotico, attiva un meccanismo di resistenza per negare gli effetti dell'antibiotico.

I ricercatori hanno creato una vasta libreria di varianti della proteina MphR e le hanno esaminate per la capacità di attivare la produzione di una proteina verde fluorescente quando erano in presenza di un macrolide desiderato. Hanno testato le varianti contro l'eritromicina, che MphR già riconosce, e ha scoperto che alcune delle varianti MphR hanno migliorato di dieci volte la loro capacità di rilevamento. Hanno anche testato con successo le varianti contro i macrolidi che non erano strettamente correlati all'eritromicina, come la tilosina.

"Essenzialmente abbiamo cooptato ed evoluto il sistema di sensori MphR, aumentando la sua sensibilità nel riconoscere le molecole che ci interessano, " dice Williams. "Sappiamo che possiamo adattare questo biosensore e che rileverà le molecole che ci interessano, che ci consentirà di esaminare rapidamente milioni di ceppi diversi. Questo è il primo passo verso l'ingegneria ad alto rendimento di antibiotici, dove creiamo vaste librerie di ceppi geneticamente modificati e varianti di microbi al fine di trovare i pochi ceppi e varianti che producono la molecola desiderata nella resa desiderata".

La ricerca appare in Biologia sintetica ACS , ed è stato finanziato dal National Institutes of Health (sovvenzione GM104258) e dal Fondo per l'innovazione del Cancelliere dello Stato NC. Studente laureato Yiwei Li, ex studente laureato Christian Kasey, ex studente universitario Mounir Zerrad, e T. Ashton Cropp, professore di chimica alla Virginia Commonwealth University, contribuito all'opera.