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A Lego-como a aproximação para aumentar própria capacidade da natureza para atacar as bactérias

Os centros para o controlo e prevenção de enfermidades consideram a resistência antibiótica uma das ameaças as mais urgentes da saúde pública, uma que afecta as comunidades no mundo inteiro. As ramificação da capacidade das bactérias para tornar-se resistentes aos antibióticos podem ser consideradas nos hospitais, em lugares públicos, em nossa cadeia alimentar, e em nossa água.

Em sua busca para soluções, os pesquisadores no Rensselaer Polytechnic Institute têm olhado à natureza. Em um papel publicado recentemente em Biomacromolecules, a equipe demonstrou como poderia melhorar em cima da capacidade da coleção exquisitely selectiva da natureza de enzimas antimicrobiais para atacar as bactérias em uma maneira que fosse muito menos provável causar a resistência bacteriana.

“A ideia é que nós poderíamos tomar a aproximação da natureza e apenas a fazer melhor,” disse Jonathan Dordick, um professor presidido da engenharia química e biológica e um membro do centro para a biotecnologia e os estudos interdisciplinars (CBIS), que conduziram esta pesquisa em Rensselaer com pesquisador pos-doctoral Domyoung Kim e o cientista superior Seok-Joon Kwon da pesquisa.

Para que as bactérias cresçam e vivam, produzem naturalmente as enzimas do autolysin que podem dividir suas próprias divisões celulares, permitindo que aquelas pilhas se dividam e se multipliquem.

Em atacar um outro, as bactérias aproveitam-se de um processo similar, usando uma proteína anti-bacteriana conhecida como um bacteriocin para matar uma bactéria. As bactérias podem igualmente ser atacadas pelos bacteriófagos, que são os vírus que contaminam as bactérias. Produzem as enzimas do endolysin do fago, que atacam a pilha bacteriana do interior. Todos os três tipos de enzimas são sabidos amplamente como enzimas lytic da pilha, porque catalisam a divisão da parede de pilha bacteriana.

É muito difícil para as bactérias tornar-se resistente à acção destas enzimas. Por exemplo, se se tornaram resistentes a um autolysin, não se dividiriam.”

Jonathan Dordick, pesquisador do chumbo, Rensselaer Polytechnic Institute

Como blocos de apartamentos, a maioria de enzimas lytic da pilha são modulares. São compo de um domínio obrigatório que anexa à parede de pilha, e de um domínio catalítico que quebre furos na parede de pilha -- eficazmente destruindo as bactérias visadas.

Estas enzimas são muito específicas, Dordick disse, visando uma ou somente alguma bactéria. Neste papel, os pesquisadores expor para ver se poderiam melhorar a natureza das combinações criaram.

“A ideia era: Poderíamos nós usar a Lego-como a aproximação aqui? Poderíamos nós tomar um domínio obrigatório de uma enzima e podemos nós misturamo-la com um domínio obrigatório ou o domínio catalítico de um outro?” Dordick disse.

Mais especificamente, a equipe tomou o streptavidin da proteína, que actua como um molde eficaz a que os pesquisadores poderiam anexar um domínio obrigatório de um organismo e um domínio catalítico de outro. A aproximação da modularidade permite que façam combinações novas rapidamente a fim determinar qual melhor do trabalho.

Encontraram que em visar o estafilococo - áureo -- sabido geralmente como o staph -- suas combinações eram muito eficazes, às vezes mesmo melhor do que o que ocorre na natureza.

“Nós expressamos genetically os domínios obrigatórios ou os domínios catalíticos de diversos organismos diferentes,” Dordick disse. “Nós identificamos algum que trabalhou melhor do que que natureza forneceu. De modo que abra uma maneira inteiramente nova de desenvolver sistemas antimicrobiais da enzima.”

“Esta pesquisa tem o potencial melhorar a saúde humana,” disse Deepak Vashishth, director de CBIS, um centro de pesquisa que trouxesse a faculdade de disciplinas múltiplas junto resolver desafios complexos. “É emblemático das soluções inovativas que são necessários avançar cuidados médicos.”

Estes resultados colocam o fundamento para uma pesquisa mais adicional e para melhorar a criação da equipe das pinturas ou dos revestimentos que poderiam ser aplicados às superfícies a fim procurar e matar visou as bactérias; para controlar e os vários microbiomes do re-coordenador encontraram na natureza; e para ser usado potencial clìnica, por exemplo, para controlar a pele e infecções intestinais.

Este trabalho foi feito em colaboração com um grupo conduzido por Jungbae Kim, professor da engenharia química e biológica da universidade de Coreia. Foi apoiado por uma concessão do programa global do laboratório de investigação através da fundação de pesquisa nacional de Coreia.