Fisker efter nye antibiotika

To potente antibakterielle stoffer fundet i fisk udfører deres beskidte arbejde på uventede måder, rapport UConn kemikere og kolleger i et papir accepteret af FEBS Journal . Forskningen kunne pege på helt nye klasser af antibiotika.

Fisk lider af bakterielle infektioner ligesom mennesker. Det er et særligt hårdt problem for opdrættede fisk, som bor tæt på, hvor sygdom kan spredes hurtigt. Fiskeopdrættere ved, at tilsætning af kobbersulfat til vandet reducerer bakterielle sygdomme, men de har ikke forstået hvorfor. Nu, et hold ledet af kemikere fra UConn har opdaget, at fisk laver antibakterielle peptider, der binder til kobber og bruger det som et våben til at dræbe bakterier.

Peptider er små molekyler, lavet af de samme ting som proteiner, men meget kortere. Biologer vidste, at disse fiskepeptider, kaldet piscidin-1 og piscidin-3, var antibakterielle. Men det tog en kemiker at finde ud af kobberforbindelsen.

"Vi var interesserede i disse peptider, fordi de findes i flere forskellige fiskearter, "inklusive tilapia og stribet bas, siger UConn-kemiker Alfredo Angeles-Boza. "Og vi bemærkede, at peptiderne har et kobberbindende motiv, " betyder et kemisk mønster, der vides at gribe ind i kobber i andre biologiske systemer.

Så holdet testede peptidernes afhængighed af kobber:Først tilføjede de peptiderne til kolonier af E. coli-bakterier dyrket i laboratoriet. Bakterierne døde inden for få timer. Derefter dyrkede de kolonier af E. coli i en speciel, kobber-begrænset miljø. Da de tilføjede peptiderne til de kobberfattige bakterier, peptiderne var ikke nær så effektive til at dræbe. Dette var et klart bevis på, at kobber var nødvendigt for at peptiderne kunne virke.

Når de havde bevist, at peptiderne brugte kobber, de testede hvert peptid separat for at se dets virkemåde. Selvom de to peptider lignede ens kemisk, og i begge tilfælde brugte de kobber, de havde helt forskellige angrebsmåder. Piscidin-1 skåret gennem bakteriens ydre cellemembran, mens piscidin-3 forvanskede bakteriernes DNA.

Angeles-Boza siger, at han og samarbejdspartner Myriam Cotten fra College of William and Mary var overraskede:"De to peptider er meget ens i struktur, men opfører sig på meget forskellige måder. Det er fordelagtigt for fisk, fordi de to peptider er rettet mod forskellige mikrober. Naturen lavede en lille forandring, men det gør en stor forskel."

Ud over at dræbe bakterier direkte, piscidin-3 har en unik evne til at målrette mod former for bakterier, der er uigennemtrængelige for traditionelle antibiotika. For eksempel, visse typer bakterier danner "persisterceller", der lukker ned og går i dvale, når forholdene bliver fjendtlige. Dette beskytter det mod de fleste traditionelle antibiotika, som er afhængige af at forstyrre en bakteriecelles metaboliske maskineri. Men piscidin-3 kan infiltrere cellen og ødelægge dens DNA, selv når cellen går i dvale. Piscidin-3 kan også skære gennem biofilm, klæbrige net af bakterier, der har tendens til at dannes på katetre, medicinske implantater, lungerne hos patienter med cystisk fibrose, og ved kroniske øreinfektioner, for blot at nævne nogle få almindelige eksempler.

Forskerne leder nu efter flere eksempler på antibakterielle peptider. Indtil nu, Angeles-Boza har fundet mere end 65 forskellige peptider, der binder til kobber, hos mennesker og andre pattedyr samt hos fisk. Jo flere eksempler de finder, jo flere spor vil farmaceutiske kemikere have til at designe nye antibiotika efter samme motiv.