I chimici di Costanza hanno inibito la biosintesi di un segnale batterico e, di conseguenza, bloccato le proprietà infettive di Pseudomonas aeruginosa, il germe più comune che si trova nelle strutture sanitarie.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) considera Pseudomonas aeruginosa un germe che richiede un intervento urgente per prevenirne e controllarne la diffusione. I batteri possono causare una varietà di malattie, dalle infezioni polmonari croniche alla sepsi. A causa della sua crescente resistenza a molti antibiotici, tali infezioni sono spesso pericolose per la vita. Invece di cercare di sviluppare un nuovo antibiotico per combattere Pseudomonas aeruginosa, il chimico Dr. Thomas Böttcher e il suo team a Costanza hanno concentrato i loro sforzi di ricerca sull'inibizione dei fattori di virulenza nel germe. Questi includono tossine e altri agenti che avvantaggiano il processo di infezione. A questo scopo, il team di ricerca ha sviluppato una tecnica per misurare l'inibizione degli enzimi direttamente in una cellula vivente. Il metodo è descritto nell'attuale numero del Giornale della Società Chimica Americana ( JACS ).

Thomas Böttcher e la ricercatrice di dottorato di Costanza Michaela Prothiwa hanno concentrato i loro sforzi su una specifica via metabolica nei batteri responsabili della biosintesi di segnali chiamati chinoloni. Pseudomonas aeruginosa utilizza questi segnali per coordinare la produzione di fattori di virulenza. I chinoloni agiscono come segnali di rilevamento del quorum:i batteri utilizzano queste molecole per quantificare il numero di cellule o la densità di popolazione, molto simile al metodo utilizzato per determinare un voto di maggioranza. Se i chinoloni segnalano che il loro numero e la loro densità sono sufficientemente grandi, quindi i batteri iniziano a produrre fattori di virulenza. Questi sono responsabili delle proprietà infettive dei batteri.

L'obiettivo del team di ricerca di Costanza è chiudere questa comunicazione basata sui chinoloni. L'enzima PqsD svolge un ruolo centrale nella biosintesi dei chinoloni. I ricercatori sono stati in grado di sviluppare una molecola per inibire l'enzima e quindi impedire ai batteri di produrre chinoloni che aiutano i batteri a determinare la loro densità di popolazione. L'inibizione del segnale li rende incapaci di produrre tossine e fattori di virulenza. "Stiamo interrompendo la comunicazione tra i microrganismi, "dice Thomas Böttcher.

Per questo scopo, il suo team di chimici dell'Università di Costanza ha sviluppato un nuovo metodo per la ricerca di inibitori enzimatici. Fino ad ora, gli inibitori enzimatici erano stati tipicamente sviluppati in sistemi privi di cellule e si erano spesso dimostrati inefficaci nelle cellule viventi. Una nuova strategia che utilizza sonde chimiche consente ora di misurare l'inibizione di un enzima direttamente in una cellula vivente. Le librerie di composti chimici possono ora essere testate per scoprire inibitori per specifiche vie metaboliche nei batteri. La strategia non è limitata al solo enzima PqsD. Nel futuro, sarà anche utilizzato per lo sviluppo specifico di inibitori che mirano ad altre vie metaboliche batteriche.

Un'altra pubblicazione del gruppo di ricerca di Thomas Böttcher appare in Chimica:una rivista europea e si concentra sui fattori di virulenza e su un farmaco considerato "medicinale essenziale" dall'OMS. Questa ricerca mira a capire perché alcuni enzimi nei batteri producono piccoli siderofori costituiti da due o tre elementi costitutivi.

I metaboliti prodotti dalla ciclizzazione di due elementi costitutivi includono fattori di virulenza per malattie che colpiscono pesci e insetti, mentre un composto più grande composto da tre elementi costitutivi si trova in uno dei farmaci più importanti utilizzati in tutto il mondo. Questo farmaco viene utilizzato durante le trasfusioni di sangue o per curare malattie causate da un eccesso di ferro nel sangue. Insieme alla dottoressa di ricerca Sina Rütschlin, Thomas Böttcher ha sviluppato un nuovo modello per spiegare come vengono prodotti questi siderofori con due o tre elementi costitutivi. L'obiettivo futuro è quello di poter personalizzare enzimi ottimizzati per la produzione di questi agenti chimici.