Er antivitaminer det nye antibiotika?

Antibiotika er blandt de vigtigste opdagelser af moderne medicin og har reddet millioner af liv siden opdagelsen af ​​penicillin for næsten 100 år siden. Mange sygdomme forårsaget af bakterielle infektioner - såsom lungebetændelse, meningitis eller septikæmi - behandles med succes med antibiotika. Imidlertid, bakterier kan udvikle resistens over for antibiotika, som derefter lader læger kæmpe med at finde effektive behandlinger. Særligt problematisk er patogener, der udvikler resistens mod flere lægemidler og er upåvirkede af de fleste antibiotika. Dette fører til alvorlig sygdomsprogression hos berørte patienter, ofte med dødelig udgang. Forskere over hele verden er derfor engageret i søgen efter nye antibiotika. Forskere ved University of Göttingen og Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen har nu beskrevet en lovende ny tilgang, der involverer 'antivitaminer' for at udvikle nye klasser af antibiotika. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Naturens kemiske biologi .

Antivitaminer er stoffer, der hæmmer den biologiske funktion af et ægte vitamin. Nogle antivitaminer har en lignende kemisk struktur som dem af det faktiske vitamin, hvis virkning de blokerer eller begrænser. Til denne undersøgelse, Professor Kai Tittmanns team fra Göttingen Center for Molecular Biosciences ved University of Göttingen arbejdede sammen med professor Bert de Groots gruppe fra Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen og professor Tadgh Begley fra Texas A&M University (USA). Sammen undersøgte de virkningsmekanismen på atomniveau af et naturligt forekommende antivitamin af vitamin B1. Nogle bakterier er i stand til at producere en giftig form af dette vitale vitamin B1 for at dræbe konkurrerende bakterier. Dette særlige antivitamin har kun et enkelt atom ud over det naturlige vitamin på et tilsyneladende uvæsentligt sted, og det spændende forskningsspørgsmål var, hvorfor vitaminets virkning stadig blev forhindret eller 'forgiftet'.

Tittmanns team brugte proteinkrystallografi i høj opløsning til at undersøge, hvordan antivitaminet hæmmer et vigtigt protein fra den centrale metabolisme af bakterier. Forskerne fandt ud af, at 'protonens dans, 'som normalt kan observeres i fungerende proteiner, ophører næsten helt med at fungere, og proteinet virker ikke længere. "Bare et ekstra atom i antivitaminen virker som et sandkorn i et komplekst gearsystem ved at blokere dens finjusterede mekanik, "forklarer Tittmann. Det er interessant at bemærke, at humane proteiner er i stand til at klare relativt godt med antivitaminen og fortsætte med at arbejde. Kemikeren de Groot og hans team brugte computersimuleringer for at finde ud af, hvorfor det er sådan." De menneskelige proteiner gør det heller ikke binde sig til antivitaminen overhovedet eller på en sådan måde, at de ikke 'forgiftes', "siger Max Planck -forskeren. Forskellen mellem antivitamins virkninger på bakterier og på humane proteiner åbner mulighed for at bruge det som et antibiotikum i fremtiden og dermed skabe nye terapeutiske alternativer.