Gli scienziati del John Innes Center fanno parte di un team internazionale che ha scoperto una nuova classe di composti che colpiscono i batteri in un modo unico.

Il team JIC, insieme agli scienziati di GlaxoSmithKline e Sanofi, hanno riferito che la nuova classe di composti inibisce la DNA girasi batterica e mostra attività contro alcuni ceppi resistenti ai farmaci in laboratorio.

Gli antibiotici sono una componente essenziale della moderna assistenza clinica, usato per prevenire e curare le infezioni batteriche. Però, la dipendenza dagli antibiotici e il loro uso improprio diffuso ha portato i patogeni batterici a sviluppare una resistenza a una gamma sempre più ampia di opzioni di trattamento.

L'emergere di batteri multiresistenti ha portato a un marcato aumento del numero di infezioni non curabili, e affrontare questo problema costituisce una delle maggiori sfide globali che l'umanità deve affrontare.

Questa ricerca, effettuata da scienziati del gruppo del professor Tony Maxwell presso il John Innes Center e partner dell'industria farmaceutica, è stato segnalato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).

Professor Dale Sanders, Direttore del John Innes Centre, disse, "Questa scoperta mette in evidenza l'impatto del lavoro di partnership tra le principali aziende farmaceutiche e i nostri innovativi scienziati di piante e microbi".

La ricerca collaborativa è stata facilitata dal consorzio ENABLE (European Gram-negative Antibacterial Engine), parte del programma "Nuovi farmaci per gli insetti nocivi" (ND4BB) dell'Innovative Medicines Initiative, finanziato dall'UE.

La nuova ricerca rivela che i composti inibiscono un enzima batterico chiamato DNA girasi in modo diverso da altri noti inibitori della girasi.

Professor Tony Maxwell, un capo progetto in Chimica Biologica presso il John Innes Centre, spiegato:

"I cromosomi batterici sono strettamente arrotolati, ma affinché le cellule batteriche possano replicare, queste bobine devono "srotolarsi" in modo che sia possibile accedere e copiare il codice del DNA. La DNA girasi crea un taglio nel DNA, che gli consente di srotolarsi prima che le estremità tagliate vengano ricollegate. Questo crea l'opportunità per gli enzimi che replicano il DNA di accedere al DNA.

"L'inibizione della DNA girasi è letale per il batterio perché non può più replicare il suo DNA".

I composti che agiscono sulla DNA girasi non sono nuovi; infatti, una classe comune ed estremamente efficace di antibiotici esistenti chiamati "fluorochinoloni" è tra i numerosi antibiotici che fanno esattamente questo.

Però, la maggior parte degli antibiotici che agiscono contro la DNA girasi funzionano in modo simile, il che significa che quando i batteri sviluppano resistenza a uno, possono anche essere resistenti agli altri della stessa classe. Ma i composti appena scoperti inibiscono la DNA girasi in un modo completamente diverso.

Lo scienziato post-dottorato Dr Thomas Germe ha spiegato:"Purtroppo, molti batteri pericolosi hanno già sviluppato resistenza ai fluorochinoloni, quindi questi potrebbero non avere successo nel trattamento di alcune infezioni resistenti." Dopo aver esaminato una raccolta di composti, è stato scoperto che un composto, noto in questa fase come "Composto 1", inibisce la DNA girasi in un modo nuovo".

"I fluorochinoloni agiscono bloccando la DNA girasi nel punto in cui interagisce con il DNA. Composto 1, però, non interferisce affatto con il DNA; piuttosto si lega a una "tasca a cerniera" nell'altro lato della struttura dell'enzima, che impedisce all'enzima di oscillare nella posizione corretta per svolgere il suo lavoro."

Ma la scoperta non finisce qui. Il professor Maxwell ha dichiarato:"L'analisi strutturale ha rivelato che se la struttura chimica del Composto 1 veniva leggermente modificata, si adatterebbe più strettamente alla regione della "cerniera" dell'enzima DNA girasi. Ciò ha portato a "Composto 2", che è migliore inibitore della DNA girasi, Entrambi i composti 1 e 2 prevengono la crescita di ceppi batterici resistenti agli antibiotici fluorochinolonici in laboratorio".

"Sebbene il lavoro su questa serie di composti sia stato interrotto a causa della tossicità, questa scoperta dimostra che possiamo continuare a identificare nuovi composti lavorando in collaborazione con l'industria farmaceutica e sottolinea l'importanza dello sforzo collaborativo, compresa la collaborazione finanziata dall'UE."