Nuove strutture ad alta risoluzione del ribosoma batterico determinate dai ricercatori dell'Università dell'Illinois di Chicago mostrano che una singola molecola d'acqua può essere la causa, e la possibile soluzione, della resistenza agli antibiotici.

I risultati del nuovo studio UIC sono pubblicati sulla rivista Natura chimica biologia .

I germi patogeni diventano resistenti agli antibiotici quando sviluppano la capacità di sconfiggere i farmaci progettati per ucciderli. Ogni anno negli Stati Uniti, milioni di persone soffrono di infezioni resistenti agli antibiotici, e migliaia di persone muoiono di conseguenza.

Lo sviluppo di nuovi farmaci è un modo chiave con cui la comunità scientifica sta cercando di ridurre l'impatto della resistenza agli antibiotici.

"La prima cosa che dobbiamo fare per migliorare i farmaci è capire meglio come funzionano gli antibiotici e come gli "insetti cattivi" diventano resistenti a loro, " ha detto Alexander Mankin, professore di scienze farmaceutiche presso l'UIC College of Pharmacy e coautore del documento.

Mankin e il suo collega, Yury Polikanov, professore associato di scienze biologiche presso l'UIC College of Liberal Arts and Sciences, hanno studiato il meccanismo d'azione di uno dei tipi più popolari di antibiotici utilizzati oggi in clinica:i macrolidi.

"I macrolidi sono tra gli antibiotici di maggior successo comunemente usati per trattare le infezioni che si diffondono nella comunità:le persone assumono antibiotici macrolidi, come l'azitromicina, Per esempio, tutto il tempo, " disse Policanov, il corrispondente autore dell'articolo. "I macrolidi agiscono entrando nei batteri e legandosi ai ribosomi, la macchina per la sintesi proteica della cellula. Una volta legato, il farmaco impedisce ai ribosomi di produrre nuove proteine, impedendo così ai batteri di crescere e replicarsi. Però, i batteri resistenti cambiano i loro ribosomi in modo che il farmaco non possa più legarsi a loro".

Attraverso anni di collaborazione tra i loro due laboratori, i ricercatori dell'UIC sono riusciti a capire come i macrolidi si legano al ribosoma, come i batteri rispondono ai macrolidi e come diventano resistenti a questi farmaci comunemente usati. Hanno anche imparato a catturare immagini ad alta risoluzione dei ribosomi invasi dagli antibiotici.

"Abbiamo confrontato le strutture ad alta risoluzione dei ribosomi di batteri sensibili e resistenti e abbiamo notato che una molecola d'acqua necessaria per il legame stretto dell'antibiotico non era presente nei ribosomi degli insetti resistenti ai farmaci. Nei ribosomi del farmaco- batteri resistenti, semplicemente non c'era spazio per questa molecola d'acqua, ", ha detto Policanov.

La molecola dell'acqua, i ricercatori hanno scoperto, funge da ponte tra il ribosoma e l'antibiotico. Quando i batteri resistenti cambiano la composizione chimica dei loro ribosomi, questo ponte tra il ribosoma e il farmaco non può essere costruito. Sebbene la comunità scientifica abbia da tempo intuito che le differenze nelle strutture dei ribosomi sensibili e resistenti fossero importanti, il motivo per cui questi cambiamenti impediscono l'azione dei farmaci era precedentemente sconosciuto.

"Questo studio offre la prima spiegazione convincente del motivo per cui i macrolidi non sono in grado di legarsi ai ribosomi dei batteri resistenti, " disse Mankin.

"Siamo molto entusiasti di questa scoperta, "Polikanov ha detto. "Poiché ora sappiamo esattamente come interagiscono gli antibiotici macrolidi con il loro bersaglio, il ribosoma. Questa scoperta è importante perché informerà e faciliterà lo sviluppo di nuovi antibiotici che non hanno bisogno di questa molecola d'acqua per legarsi. C'è un'enorme richiesta di tali farmaci in grado di uccidere anche quei batteri che sono diventati resistenti ai farmaci attualmente utilizzati".