I batteri resistenti agli antibiotici rappresentano una crescente minaccia per la salute, rendendo essenziali nuovi antibiotici. I ricercatori tedeschi hanno recentemente fatto una svolta:hanno scoperto la lugdunina nel naso umano, un nuovo tipo di peptide ciclico che deriva dal batterio Staphylococcus lugdunensis e ha forti proprietà antimicrobiche contro lo Stahphylococcus aureus, tra gli altri. I ricercatori sono stati in grado di chiarire la modalità di azione sintetizzando varianti. Come spiegano nel diario Angewandte Chemie , è coinvolto il trasporto di protoni attraverso le membrane batteriche.

Una parte interessante della struttura della lugdunin è il suo gruppo tiazolidinico (un anello formato da un azoto, uno zolfo, e tre atomi di carbonio), che fa parte del suo anello peptidico. Questo anello a cinque membri ricorda un fermaglio che "adorna" l'anello peptidico. Per questa ragione, i ricercatori hanno chiamato la loro nuova classe di materiali "fibupeptidi, "dal latino perone , significato chiusura . Essendo riuscito in precedenza a sintetizzare il lugdunin, il team dell'Università di Tubinga e dell'Università di Göttingen (Germania) ha ottimizzato il percorso sintetico per produrre molti derivati ​​diversi di questa sostanza naturale. Ciò ha permesso uno studio completo del meccanismo con cui funziona la lugdunin. I ricercatori hanno realizzato una serie di derivati ​​in cui hanno sostituito ciascuno degli amminoacidi nell'anello peptidico con alanina, uno in cui hanno lasciato il "gancio dell'ornamento, " e un fibupeptide con una struttura che è l'immagine speculare della lugdunina. Hanno quindi usato questi derivati ​​per eseguire test di attività.

Il gruppo, composto da chimici, biochimici, e microbiologi, scoperto che la struttura ciclica del peptide, la tiazolidina "fermaglio, " e due amminoacidi (triptofano e leucina), sono fondamentali per l'attività antibiotica del composto. Inoltre, l'anello peptidico deve essere sempre costituito da D- e L-amminoacidi alternati. Però, non c'era alcuna differenza nell'attività della molecola originale o nella sua immagine speculare. "Questo indica una mancanza di interazione recettore-ligando stereospecifica, " afferma Nadine Schilling, un membro del team guidato da Stephanie Grond, "Invece, parla per l'interazione con una piccola molecola o ione."

Un'ulteriore osservazione è stata che i derivati ​​attivi della lugdunina abbattono il potenziale elettrico (la differenza di tensione tra l'interno e l'esterno) delle membrane cellulari batteriche, uccidendo così i batteri. L'incorporazione di un'ulteriore molecola di triptofano ha intensificato l'interazione con la membrana e ha rafforzato l'effetto antibatterico. Dice Grond:"Questi risultati suggeriscono il trasporto di ioni attraverso la membrana batterica". Per esaminare più da vicino questa caratteristica, i ricercatori hanno prodotto vescicole sintetiche con un gradiente di pH rispetto alla soluzione circostante. L'aggiunta di fibupeptidi attivi ha portato a una rapida equalizzazione del pH, senza distruzione della membrana o formazione di pori. "Il meccanismo consiste chiaramente nella traslocazione di protoni attraverso la membrana, " dice Grond. "Dobbiamo ancora determinare se il lugdunin agisce come un trasportatore mobile o un canale protonico".