I batteri producono un cocktail di vari prodotti naturali bioattivi per sopravvivere in ambienti ostili con (micro)organismi in competizione. Nel numero attuale di Natura chimica biologia , i ricercatori della Goethe University dimostrano di farlo modificando le strutture di base, simile all'approccio adottato nella ricerca farmaceutica.

Le fenazine sono prodotti naturali batterici diffusi e chimicamente diversi che possono svolgere varie funzioni biologiche. Come gli antibiotici, alcuni derivati ​​uccidono i batteri; altri sono tossici per i funghi e/o le cellule cancerose. Esistono anche derivati ​​che permettono ai batteri di sopravvivere in un ambiente a loro ostile, come il corpo umano. Questi fattori di virulenza sono spesso cruciali affinché i batteri diventino patogeni.

Biochimicamente, tutte le fenazine derivano da semplici strutture di base, come la fenazina-1, acido 6-dicarbossilico o acido fenazina-1-carbossilico, la cui biosintesi è ben nota. Però, queste strutture iniziali possono essere drasticamente modificate nella periferia in modo che sia possibile un gran numero di derivati ​​della fenazina, molti dei quali possono effettivamente essere trovati in diversi batteri. Il gruppo di ricerca sulle biotecnologie molecolari guidato dal professor Helge Bode è ora riuscito a identificare nuovi meccanismi che consentono ai batteri di modificare queste semplici strutture di base, con conseguente derivati ​​che agiscono su batteri sia Gram-positivi che Gram-negativi, così come su cellule di organismi superiori.

"I batteri sono in grado di determinare quali derivati ​​dovrebbero essere creati utilizzando un nuovo intermedio aldeidico centrale e l'attivazione di un secondo cluster di geni biosintetici, " spiega il dottor Yi-Ming Shi, che ha studiato questo sistema durante una borsa di studio Humboldt. Ciò significa che i batteri utilizzano meccanismi per lo sviluppo di farmaci simili a quelli utilizzati nella ricerca farmaceutica, dove vengono prodotti nuovi derivati ​​utilizzando le stesse strutture di base. Molto probabilmente i batteri usano le fenazine per uccidere altri batteri e funghi che sono concorrenti alimentari nel loro particolare ecosistema. Utilizzando una strategia di creazione di molti diversi tipi di derivati, i batteri sono ben attrezzati per contrastare concorrenti sconosciuti, poiché il cocktail di derivati ​​mostra un'ampia gamma di attività biologica.

"Sarebbe ora affascinante scoprire come i batteri riconoscono effettivamente quali derivati ​​sono necessari in un dato momento, " afferma Helge Bode. "O producono solo quei derivati ​​che sono effettivamente necessari, o i batteri conservano un arsenale di derivati ​​in modo che siano preparati per qualsiasi situazione."

Il gruppo proseguirà quindi le proprie ricerche in questo settore. I primi risultati sui meccanismi di regolazione sottostanti che potrebbero essere utilizzati anche per applicazioni biotecniche sembrano promettenti.