Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Microbiology, ha svelato come la pompa di efflusso AcrAB-TolC, che si trova sulla membrana esterna di molti batteri, cambia forma per esportare farmaci e fornire resistenza.
Il team internazionale ha utilizzato la microscopia crioelettronica per ottenere un’immagine della struttura atomica della pompa, fornendo la risposta a lungo cercata su come si apre per consentire l’efflusso degli antibiotici.
La comprensione del meccanismo della pompa AcrAB-TolC apre la strada a potenziali trattamenti che potrebbero invertire la resistenza batterica ai farmaci.
La pompa batterica è costituita dalla proteina di fusione della membrana, AcrA, dal trasportatore multifarmaco, AcrB, e dal canale della membrana esterna, TolC.
AcrB contiene due compartimenti a forma di imbuto che legano ed esportano gli antibiotici.
Quando gli antibiotici entrano nel primo compartimento, l’imbuto cambia forma, consentendo agli antibiotici di passare al secondo imbuto per essere esportati dalla cellula.
Per comprendere i cambiamenti strutturali necessari per pompare i farmaci fuori dalla cellula, i ricercatori hanno utilizzato i nanodischi, minuscoli dischi di membrana lipidica, per stabilizzare i diversi componenti della pompa nel loro ambiente nativo.
Hanno trovato una serie di intermedi che rivelano come i due compartimenti di AcrB si deformano per consentire lo spostamento degli antibiotici da un imbuto all’altro.
La professoressa Michelle Chang della Scuola di ricerca di chimica dell’ANU e del Centro di eccellenza ARC per l’imaging molecolare avanzato, ha dichiarato:“La pompa AcrAB-TolC è notoriamente difficile da studiare a causa della sua natura dinamica e instabilità quando viene rimossa dalla membrana cellulare.
"Essere in grado di generare intermedi stabili e osservare i cambiamenti strutturali in tempo reale utilizzando la crio-EM, ci ha permesso di comprendere il meccanismo della pompa come mai prima d'ora.
"Ciò apre la possibilità di inibire la sua funzione e bloccare l'efflusso di antibiotici, ripristinando sostanzialmente l'efficacia dei farmaci."
La dottoressa Emma Taylor della ANU Research School of Chemistry ha dichiarato:“L’uso dei nanodischi ci ha permesso di acquisire nuove conoscenze su come funzionano tali complessi proteici di membrana.
"Questo studio non solo fornisce una vasta conoscenza su questo particolare complesso di pompe, ma introduce anche metodologie che possono essere applicate a un'ampia gamma di proteine di membrana multicomponente."
Il gruppo di ricerca comprendeva scienziati dell'ANU, dell'Università di Melbourne e dell'Università dell'Illinois a Chicago.
