Un team di ricerca del Virginia Tech in collaborazione con ricercatori dell'Università del Missouri-Columbia ha scoperto un meccanismo responsabile della resistenza agli antibiotici nei batteri che causano la tubercolosi e la lebbra.

La conoscenza di questo meccanismo consentirà infine ai ricercatori di progettare farmaci più efficaci per trattare queste malattie.

Questi risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Biochimica .

rifampicina, un popolare antibiotico usato per curare la tubercolosi e la lebbra, agisce impedendo la crescita dei batteri. Però, il farmaco sta diventando meno efficace come Mycobacterium tuberculosis, i batteri che causano la tubercolosi, e Mycobacterium leprae, i batteri che causano la lebbra, sviluppare resistenza.

Questa resistenza si verifica in parte perché i batteri hanno un certo enzima, chiamata rifampicina monoossigenasi, che inattiva la rifampicina modificandone chimicamente la struttura.

Pablo Sobrado, un professore di biochimica presso il College of Agriculture and Life Sciences, e il suo team ha lavorato in collaborazione con il biochimico John Tanner e il socio post-dottorato Li-Kai Liu presso l'Università del Missouri-Columbia per scoprire che la rifampicina monoossigenasi converte la rifampicina da una forma ciclica o ad anello a una forma lineare. Una volta che la rifampicina è in questa forma lineare, non è più efficace nell'uccidere i batteri.

"Questa scoperta è entusiasmante perché è importantissima per la progettazione di farmaci, " disse Sobrado, un affiliato del Fralin Life Science Institute e del Virginia Tech Center for Drug Discovery. "Può aiutare i ricercatori a progettare nuovi analoghi della rifampicina che sono più efficaci perché non sono suscettibili all'inattivazione da parte di questo enzima batterico".

I membri del team di Sobrado che hanno contribuito a identificare il meccanismo includono Yumin Dai, attualmente ricercatore senior presso il Dipartimento di Chimica del College of Science, e la dottoranda in visita Heba Abdelwahab di Damietta, Egitto. In uno studio precedente, Abdelwahab ha descritto la struttura atomica e molecolare della rifampicina monoossigenasi utilizzando la cristallografia a raggi X.

In questo recente studio, finanziato con una sovvenzione della National Science Foundation, Il team di Sobrado ha utilizzato la cristallografia a raggi X, analisi NMR, e spettroscopia di massa per identificare la modificazione chimica della rifampicina da parte della rifampicina monossigenasi. Prima di questo ritrovamento, i ricercatori sapevano che la rifampicina monossigenasi inattivava la rifampicina, ma non capivano come.

"La resistenza agli antibiotici è un problema in evoluzione che ha un forte impatto sulla salute pubblica, " ha detto Abdelwahab. "I nostri studi hanno dimostrato come questo enzima disattivi la rifampicina. Ora abbiamo un progetto per inibire questo enzima".

Dai, che ha condotto questa ricerca come associato post-dottorato nel laboratorio di Sobrado, aggiunto, "basato sulla comprensione di questo meccanismo, il prossimo passo nella ricerca potrebbe concentrarsi sullo sviluppo di vari inibitori enzimatici per trattare la resistenza agli antibiotici, come imita strutturalmente semplificati della rifampicina, che agirebbero come inibitori competitivi."

I ricercatori di farmaci possono anche iniziare a progettare forme migliorate di rifampicina tramite modifica sintetica che non sono suscettibili di modificazione chimica da parte dell'enzima batterico che la prende di mira.

Mentre curabile, la tubercolosi e la lebbra sono malattie che rappresentano una minaccia per i bambini, gli anziani, persone nei paesi in via di sviluppo senza accesso a cure sanitarie adeguate, e altri con sistema immunitario compromesso. Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, più di 10 milioni di persone in tutto il mondo si sono ammalate di tubercolosi nel 2016. I tassi e la prevalenza della lebbra sono molto inferiori; globalmente, meno di un caso su 10, 000 persone vengono segnalate ogni anno, e il 96 percento di questi casi proviene da paesi in via di sviluppo.