Insektantibiotikum giver en ny måde at fjerne bakterier på

Et antibiotikum kaldet thanatin angriber den måde, hvorpå den ydre membran af gramnegative bakterier er opbygget. Forskere ved universitetet i Zürich har nu fundet ud af, at dette sker gennem en hidtil ukendt mekanisme. Thanatin, produceret naturligt af den spinede soldaterfejl, kan derfor bruges til at udvikle nye klasser af antibiotika.

Den globale fremkomst af multi-drug-resistente bakterier udgør en voksende trussel mod menneskers sundhed og medicin. "På trods af en kæmpe indsats fra akademiske forskere og medicinalvirksomheder, det har vist sig meget vanskeligt at identificere effektive nye bakterielle mål for antibiotikaopdagelse, " siger John A. Robinson fra Institut for Kemi ved UZH. "En af de store udfordringer er at identificere nye mekanismer for antibiotisk virkning mod farlige Gram-negative bakterier." Denne gruppe af bakterier omfatter en række farlige patogener, såsom Pseudomonas aeruginosa, som forårsager livstruende lungeinfektioner, og patogene Escherichia coli-stammer.

Eliminering af ydre beskyttelsesskjold

Et tværfagligt team af kemikere og biologer fra UZH og ETH Zürich har nu afsløret, hvordan thanatin – et antibiotikum produceret naturligt af den ryggede soldaterfejl Podisus maculiventris – er målrettet mod gramnegative bakterier. Insektets antibiotikum forhindrer bakteriens ydre membran i at dannes – en hidtil uset mekanisme i et antibiotikum. Alle gramnegative bakterier har en dobbeltcellemembran, hvor den ydre membran påtager sig en vigtig defensiv funktion og hjælper bakterierne med at blokere indtrængen af ​​potentielt giftige molekyler i cellen. Ydersiden af ​​denne membran består af et beskyttende lag af komplekse fedtlignende stoffer kaldet lipopolysaccharider (LPS), uden hvilke bakterierne ikke kunne overleve.

Fokus på protein-protein interaktioner

Ved at bruge avancerede metoder, det lykkedes Zürich-forskerne at bevise, at thanatin forstyrrer transporten af ​​LPS-molekyler til den ydre membran. Transportvejen består af en superstruktur af syv forskellige proteiner, der samles for at danne en bro fra den indre membran over det periplasmatiske rum til den ydre membran. LPS-molekyler krydser denne bro til cellens overflade, hvor de indgår i strukturen af ​​den ydre membran. Thanatin er i stand til at blokere de protein-protein-interaktioner, der er nødvendige for at danne broen. Som resultat, LPS-molekyler forhindres i at nå deres destination, og biogenesen af ​​hele den ydre membran hæmmes - hvilket er dødeligt for bakterierne.

Nye potentielle kliniske kandidater

"Dette er en hidtil uset virkningsmekanisme for et antibiotikum og foreslår straks måder at udvikle nye molekyler på som antibiotika rettet mod farlige patogener, " forklarer Robinson. "Dette fund viser os en måde at udvikle stoffer, der specifikt hæmmer protein-protein-interaktioner i bakterieceller."

Denne nye mekanisme bliver allerede brugt af en industripartner – Polyphor AG i Allschwil nær Basel – til at udvikle nye potentielle kliniske kandidater. Virksomheden har dokumenteret succes på dette område og har for nylig også udviklet antibiotikummet murepavadin i samarbejde med UZH. Murepavadin er i øjeblikket i fase III kliniske test hos patienter med livstruende lungeinfektioner forårsaget af Pseudomonas aeruginosa. "Endnu et nyt antibiotikum rettet mod andre gramnegative patogener ville være en meget velkommen tilføjelse til den nye medicin, der er påtrængende nødvendig for effektiv antibakteriel behandling, siger Robinson.