Due potenti antibatterici trovati nei pesci fanno il loro sporco lavoro in modi inaspettati, riportano i chimici e i colleghi di UConn in un documento accettato dal Giornale di FEBS . La ricerca potrebbe aprire la strada a classi di antibiotici completamente nuove.

I pesci soffrono di infezioni batteriche proprio come fanno gli umani. È un problema particolarmente difficile per i pesci d'allevamento, che vivono in spazi ristretti dove la malattia può diffondersi rapidamente. I piscicoltori sanno che l'aggiunta di solfato di rame all'acqua riduce le malattie batteriche, ma non hanno capito perché. Ora, un team guidato da chimici di UConn ha scoperto che i pesci producono peptidi antibatterici che si legano al rame e lo usano come arma per uccidere i batteri.

I peptidi sono piccole molecole, fatto con la stessa sostanza delle proteine ​​ma molto più corto. I biologi sapevano che questi peptidi di pesce, chiamato piscidina-1 e piscidina-3, erano antibatterici. Ma ci è voluto un chimico per capire il collegamento in rame.

"Eravamo interessati a questi peptidi perché si trovano in diverse specie di pesci, " compresi tilapia e spigola striata, dice il chimico della UConn Alfredo Angeles-Boza. "E abbiamo notato che i peptidi hanno un motivo che lega il rame, " significa un modello chimico noto per afferrare il rame in altri sistemi biologici.

Quindi il team ha testato la dipendenza dei peptidi dal rame:prima ha aggiunto i peptidi alle colonie di batteri E. coli cresciuti in laboratorio. I batteri sono morti in poche ore. Poi sono cresciute colonie di E. coli in uno speciale, ambiente con rame limitato. Quando hanno aggiunto i peptidi ai batteri impoveriti di rame, i peptidi non erano altrettanto efficaci nell'uccidere. Questa era una chiara prova che il rame era necessario per far funzionare i peptidi.

Una volta dimostrato che i peptidi stavano usando il rame, hanno testato ogni peptide separatamente per vedere la sua modalità di azione. Sebbene i due peptidi sembrassero simili chimicamente, e in entrambi i casi usavano il rame, avevano modalità di attacco totalmente diverse. La piscidina-1 ha squarciato la membrana cellulare esterna del batterio, mentre la piscidina-3 ha rimescolato il DNA dei batteri.

Angeles-Boza dice che lui e la sua collaboratrice Myriam Cotten del College of William and Mary sono rimasti sorpresi:"I due peptidi sono molto simili nella struttura ma si comportano in modi molto diversi. È vantaggioso per i pesci, perché i due peptidi prendono di mira microbi diversi. La natura ha fatto un piccolo cambiamento, ma fa una grande differenza".

Oltre a uccidere i batteri a titolo definitivo, piscidin-3 ha una capacità unica di colpire forme di batteri resistenti agli antibiotici tradizionali. Per esempio, alcuni tipi di batteri producono "cellule persistenti" che si spengono e vanno in letargo quando le condizioni diventano ostili. Questo lo protegge dalla maggior parte degli antibiotici tradizionali, che si basano sulla distruzione del meccanismo metabolico di una cellula batterica. Ma la piscidina-3 può infiltrarsi nella cellula e distruggere il suo DNA, anche se la cellula va in letargo. La piscidina-3 può anche tagliare i biofilm, reti appiccicose di batteri che tendono a formarsi sui cateteri, impianti medici, i polmoni di chi soffre di fibrosi cistica, e nelle infezioni croniche dell'orecchio, per citare solo alcuni esempi comuni.

I ricercatori stanno ora cercando altri esempi di peptidi antibatterici. Finora, Angeles-Boza ha trovato più di 65 diversi peptidi che si legano al rame, nell'uomo e in altri mammiferi, oltre che nei pesci. Più esempi trovano, più indizi avranno i chimici farmaceutici per progettare nuovi antibiotici seguendo lo stesso motivo.