Forskere opdager en ny vej til antibiotika ved hjælp af genredigering

Forskere har opdaget en ny kemisk proces - også kendt som en biosyntetisk vej - i bakterier, som kan føre til, at en ny generation af antibiotika bliver produceret og fremstillet.

Forskere ved University of Manchester's School of Chemistry siger, at deres nye vej inkluderer et enzym, kaldet en carboxylase, som tilføjer CO2 til et precursor-molekyle, der producerer et meget usædvanligt antibiotikum kaldet malonomycin.

Holdet siger, at den biosyntetiske proces, der blev brugt til at fremstille dette antibiotikum, nu muligvis kan føre til opdagelsen og udviklingen af ​​andre lægemidler, hjælpe med at bekæmpe medicinresistente insekter og sygdomme i fremtiden.

Arbejdet er udført i samarbejde med University of Cambridge og udgives i Naturkatalyse .

Internationale tal siger, at antibiotikaresistens kan resultere i anslået 10 millioner dødsfald hvert år i 2050, mens omkostningerne for den globale økonomi kan være £66 billioner i tabt produktivitet. Alene på tværs af Europa, anslået 25, 000 mennesker dør allerede hvert år som følge af hospitalsinfektioner forårsaget af de antibiotikaresistente bakterier som f.eks. Escherichia coli ( E coli ).

Jason Micklefield, Professor i kemisk biologi ved Manchester Institute of Biotechnology, hvem ledede undersøgelsen, sagde:"Den hurtige stigning af antibiotika-resistente patogener er en af ​​de største globale sundhedsproblemer i moderne tid.

"Nu, ved hjælp af en kombination af bioinformatik, genredigering og in vitro eksperimenter, vi har opdaget en meget usædvanlig biosyntetisk vej til antibiotikumet malonomycin. Dette kan bane vejen for en ny form for antibiotikaproduktionsproces."

Holdet blev oprindeligt interesseret i malonomycin, fordi det har en meget usædvanlig kemisk struktur. Det har potentielt nyttig antimikrobiel aktivitet og har allerede tiltrukket sig industriel opmærksomhed. Imidlertid, på trods af interessen for dette antibiotikum, meget lidt var kendt om biosyntesen af ​​malonomycin, indtil nu.

Forskerne fandt ud af, at CO2 blev introduceret i malonomycinstrukturen, af et carboxylase-enzym, der aldrig har været karakteriseret i bakterier før. Malonomycincarboxylase ligner mest et carboxylaseenzym i humane celler, som bruger K-vitamin til at tilføje CO2 til proteiner i vores kroppe, udløser væsentlige fysiologiske reaktioner inklusive blodkoagulation.

Klinisk vigtige antikoagulerende lægemidler, såsom warfarin, virker ved at blokere funktionen af ​​den humane vitamin K-afhængige carboxylase. Prof Micklefield tilføjede:"Vi var meget overraskede over at finde et antibiotikumproducerende carboxylaseenzym i bakterier, der lignede den menneskelige carboxylase, der er ansvarlig for blodkoagulation.

"Vi er nu optimistiske om, at vores resultater kan føre til opdagelsen af ​​nye antibiotika og kan også give nye måder at fremstille antibiotika på, som er et presserende behov for at bekæmpe nye lægemiddelresistente patogener."