Un approccio del tipo di Lego per migliorare la propria capacità della natura di attaccare i batteri

Il centri per il controllo e la prevenzione delle malattie considera la resistenza a antibiotici una delle minacce di salute pubblica più urgenti, una che pregiudica le comunità universalmente. Le ramificazioni della capacità dei batteri di diventare resistenti agli antibiotici possono essere vedute in ospedali, luoghi pubblici, nostro approvvigionamento di generi alimentari e nostra acqua.

Nella loro ricerca delle soluzioni, i ricercatori al Rensselaer Polytechnic Institute stanno guardando alla natura. In un documento recentemente pubblicato in Biomacromolecules, il gruppo ha dimostrato come potrebbe migliorare sopra la capacità della raccolta squisito selettiva della natura degli enzimi antimicrobici di attaccare i batteri in un modo che è molto meno probabile causare la resistenza batterica.

“L'idea è che potremmo adottare l'approccio della natura ed appena renderlo migliore,„ ha detto Jonathan Dordick, un professore presieduto di assistenza tecnica chimica e biologica e un membro del centro per biotecnologia e gli studi interdisciplinari (CBIS), che piombo questa ricerca a Rensselaer con il ricercatore postdottorale Domyoung Kim ed il ricercatore senior Seok-Joon Kwon.

In modo che i batteri da svilupparsi e vivere, producono naturalmente gli enzimi di autolysin che possono ripartire le loro proprie pareti cellulari, permettendo che quelle celle si dividano e si moltiplichino.

Nell'attacco dell'uno un altro, i batteri approfittano di simile trattamento, facendo uso di una proteina antibatterica conosciuta come una batteriocina per uccidere un batterio. I batteri possono anche essere attaccati dai batteriofagi, che sono virus che infettano i batteri. Producono gli enzimi dei fagi di endolysin, che attaccano la cella batterica dall'interno. Tutti e tre i tipi di enzimi sono conosciuti largamente come enzimi litici delle cellule, poichè catalizzano il guasto alla parete cellulare batterica.

È molto difficile affinchè i batteri diventi resistente all'atto di questi enzimi. Per esempio, se diventassero resistenti ad un autolysin, non si dividerebbero.„

Jonathan Dordick, ricercatore del cavo, Rensselaer Polytechnic Institute

Come le particelle elementari, la maggior parte dei enzimi litici delle cellule sono modulari. Si compongono di un dominio obbligatorio che fissa alla parete cellulare e di un dominio catalitico che rompe i fori nella parete cellulare -- efficacemente distruggere i batteri mirati a.

Questi enzimi sono molto specifici, Dordick ha detto, mirando ad un o soltanto alcun batterio. In questo documento, i ricercatori precisati per vedere se potessero migliorare la natura di combinazioni ha creato.

“L'idea era: Potremmo usare un approccio del tipo di Lego qui? Potremmo catturare un dominio obbligatorio da un enzima e possiamo noi lo mescoliamo con un dominio obbligatorio o il dominio catalitico di altro?„ Dordick ha detto.

Più specificamente, il gruppo ha catturato lo streptavidin della proteina, che funge da efficace modello a cui i ricercatori potrebbero fissare un dominio obbligatorio da un organismo e un dominio catalitico da un altro. L'approccio di modularità li permette di fare rapidamente le nuove combinazioni per determinare quale meglio del lavoro.

Hanno trovato quello nell'ottimizzazione dello staphylococcus aureus -- conosciuto comunemente come stafilococco -- le loro combinazioni erano molto efficaci, a volte ancora migliore di che cosa si presenta in natura.

“Geneticamente abbiamo espresso i domini obbligatori o i domini catalitici da vari organismi,„ Dordick ha detto. “Abbiamo identificato alcuno che funzionasse meglio di che natura ha fornito. In modo che apra un assolutamente nuovo cammino di mettere a punto i sistemi antimicrobici degli enzimi.„

“Questa ricerca ha il potenziale di migliorare le sanità,„ ha detto Deepak Vashishth, Direttore di CBIS, un centro di ricerca che riunisce la facoltà delle discipline multiple risolvere le sfide complesse. “È emblematico delle soluzioni innovarici che sono necessarie avanzare l'assistenza medica.„

Questi risultati stendono il fondamento per ulteriore ricerca e per il miglioramento della creazione del gruppo delle vernici o delle mani che potrebbero applicarsi alle superfici per cercare ed uccidere ha mirato ai batteri; per gestire ed i vari microbiomes dell'ri-ingegnere hanno trovato in natura; e potenzialmente essere usato clinicamente, per esempio, per gestire interfaccia e le infezioni intestinali.

Questo lavoro è stato fatto in collaborazione con un gruppo piombo da Jungbae Kim, professore di assistenza tecnica chimica e biologica dalla Korea University. È stato supportato da una concessione dal programma globale del laboratorio di ricerca attraverso le fondamenta di ricerca nazionali della Corea.