I ricercatori hanno sviluppato un metodo per stimolare la produzione di nuovi composti antibiotici o antiparassitari nascosti nei genomi degli actinobatteri, che sono la fonte di farmaci come actinomicina e streptomicina e sono noti per ospitare altre ricchezze chimiche non sfruttate. Gli scienziati riportano le loro scoperte sulla rivista eLife .

I ricercatori volevano superare un problema vecchio di decenni che deve affrontare coloro che sperano di studiare e utilizzare gli innumerevoli antibiotici, composti antimicotici e antiparassitari che i batteri possono produrre, disse Satish Nair, un professore di biochimica dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign che ha guidato la ricerca.

"In condizioni di laboratorio, i batteri non producono il numero di molecole che sono in grado di produrre, " ha detto. "E questo perché molti sono regolati da ormoni a piccole molecole che non vengono prodotti a meno che i batteri non siano minacciati".

Nair ei suoi colleghi volevano determinare come tali ormoni influenzano la produzione di antibiotici negli actinobatteri. Esponendo i loro batteri al giusto ormone o combinazione di ormoni, i ricercatori sperano di stimolare i microbi a produrre nuovi composti utili dal punto di vista medico.

Il team si è concentrato su avenolide, un ormone che è chimicamente più stabile di quello utilizzato in studi precedenti sugli ormoni batterici. Avenolide regola la produzione di un composto antiparassitario noto come avermectina in un microbo del suolo. Una versione chimicamente modificata di questo composto, ivermectina, è usato come trattamento per la cecità fluviale, una malattia trasmessa dalle mosche che ha accecato milioni di persone, soprattutto nell'Africa subsahariana, prima che il farmaco fosse sviluppato.

Per il nuovo studio, lo studente laureato in chimica Iti Kapoor ha sviluppato un processo più snello per sintetizzare l'avenolide in laboratorio rispetto a quanto fosse precedentemente disponibile. Ciò ha permesso al team di studiare le interazioni dell'ormone con il suo recettore sia all'interno che all'esterno delle cellule batteriche.

"Utilizzando un metodo chiamato cristallografia a raggi X, Iti e lo studente laureato in biochimica Philip Olivares sono stati in grado di determinare come l'ormone si lega al suo recettore e come il recettore si lega al DNA in assenza di ormoni, " Nair ha detto. "In genere, questi recettori siedono sul genoma e agiscono fondamentalmente come freni".

I ricercatori hanno scoperto che quando l'ormone si lega ad esso, il recettore perde la sua capacità di aggrapparsi al DNA. Questo spegne i freni, permettendo all'organismo di sfornare composti difensivi come gli antibiotici.

Sapere quali regioni del recettore sono coinvolte nel legame all'ormone e al DNA ha permesso al team di scansionare i genomi di dozzine di actinobatteri per trovare sequenze che avevano i tratti giusti per legarsi al loro recettore oa recettori simili. Questo processo, chiamato estrazione del genoma, ha permesso al team di identificare 90 actinobatteri che sembrano essere regolati da avenolide o altri ormoni della stessa classe.

"Il nostro progetto a lungo termine è prendere quei 90 batteri, farli crescere in laboratorio, aggiungere loro ormoni sintetizzati chimicamente e vedere quali nuove molecole vengono prodotte, " Ha detto Nair. "La bellezza del nostro approccio è che ora possiamo far produrre ai batteri grandi quantità di molecole che normalmente non saremmo in grado di produrre in laboratorio".