Gli antibiotici sono tra le scoperte più importanti della medicina moderna e hanno salvato milioni di vite dalla scoperta della penicillina quasi 100 anni fa. Molte malattie causate da infezioni batteriche, come polmonite, meningite o setticemia:vengono trattate con successo con antibiotici. Però, i batteri possono sviluppare una resistenza agli antibiotici, il che porta i medici a lottare per trovare cure efficaci. Particolarmente problematici sono gli agenti patogeni che sviluppano multiresistenza ai farmaci e non sono influenzati dalla maggior parte degli antibiotici. Ciò porta a una grave progressione della malattia nei pazienti affetti, spesso con esito fatale. Scienziati di tutto il mondo sono quindi impegnati nella ricerca di nuovi antibiotici. I ricercatori dell'Università di Göttingen e del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen hanno ora descritto un nuovo approccio promettente che coinvolge "antivitamine" per sviluppare nuove classi di antibiotici. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Natura chimica biologia .

Gli antivitaminici sono sostanze che inibiscono la funzione biologica di una vera vitamina. Alcuni antivitaminici hanno una struttura chimica simile a quella della vitamina reale la cui azione bloccano o limitano. Per questo studio, Il team del professor Kai Tittmann del Göttingen Center for Molecular Biosciences dell'Università di Göttingen ha lavorato insieme al gruppo del professor Bert de Groot del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen e al professor Tadgh Begley della Texas A&M University (USA). Insieme hanno studiato il meccanismo d'azione a livello atomico di un antivitaminico naturale della vitamina B1. Alcuni batteri sono in grado di produrre una forma tossica di questa vitamina B1 vitale per uccidere i batteri in competizione. Questo particolare antivitaminico ha un solo atomo oltre alla vitamina naturale in un posto apparentemente irrilevante e l'interessante domanda di ricerca era perché l'azione della vitamina fosse ancora prevenuta o "avvelenata".

Il team di Tittmann ha utilizzato la cristallografia proteica ad alta risoluzione per studiare come l'antivitamina inibisce un'importante proteina del metabolismo centrale dei batteri. I ricercatori hanno scoperto che la "danza dei protoni, ' che normalmente si osserva nelle proteine ​​funzionanti, cessa quasi completamente di funzionare e la proteina non funziona più. "Un solo atomo in più nell'antivitaminico agisce come un granello di sabbia in un complesso sistema di ingranaggi, bloccandone la meccanica finemente sintonizzata, " spiega Tittmann. È interessante notare che le proteine ​​umane sono in grado di far fronte relativamente bene all'antivitaminico e continuano a funzionare. Il chimico de Groot e il suo team hanno utilizzato simulazioni al computer per scoprire perché è così. "Le proteine ​​umane non lo fanno. legarsi affatto all'antivitaminico o in modo tale da non essere "avvelenato", " afferma il ricercatore Max Planck. La differenza tra gli effetti dell'antivitaminico sui batteri e sulle proteine ​​umane apre la possibilità di utilizzarlo come antibiotico in futuro e creare così nuove alternative terapeutiche.