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L'antibiotico blocca l'integrazione delle particelle elementari nella parete cellulare degli agenti patogeni

Una di ultime frecce nel fremito nella lotta contro i batteri pericolosi è la daptomicina dell'antibiotico della riserva. È usata soprattutto quando le droghe convenzionali vengono a mancare dovuto i batteri resistenti. Sebbene l'antibiotico sia sviluppato intorno 30 anni fa, il suo modo esatto di atto era precedentemente poco chiaro. Gli scienziati all'università di Bonn ora hanno decifrato il puzzle: La daptomicina blocca l'integrazione delle particelle elementari importanti nella parete cellulare degli agenti patogeni, quindi mortale i batteri. I risultati ora sono stati pubblicati nelle comunicazioni della natura del giornale.

Quando si tratta delle infezioni batteriche, gli antibiotici sono le armi mediche della scelta - ma stanno diventando sempre più smussati. Il numero delle resistenze sta aumentando, che è perché molti antibiotici non sono più efficaci contro gli agenti patogeni pericolosi. Alcune di queste sostanze attive sono intese per le infezioni particolarmente severe con i batteri resistenti. Un esempio è daptomicina, che è stata lanciata in U.S.A. nel 2003 ed in Germania nel 2006. È usato per il trattamento delle infezioni con lo staphylococcus aureus meticillina-resistente (MRSA) e gli enterococchi resistenti.

Sebbene la daptomicina sia scoperta intorno 30 anni fa, il modo esatto di atto è rimanere evasivo finora.„

Dott. Tanja Schneider, istituto di microbiologia farmaceutica all'università di Bonn ed il centro tedesco per ricerca di infezione (DZIF)

C'erano teorie differenti su come questo antibiotico attacca ed uccide i batteri. Un di loro era che la daptomicina perfora la busta batterica e piombo ad un deflusso del potassio quel le estremità con la morte del batterio. “Nessuno ha capito come la daptomicina realmente funziona,„ dice il Dott. Anna Müller, uno degli autori principali dal gruppo di ricerca di prof. Schneider.

Gruppo di ricerca interdisciplinare

Il gruppo interdisciplinare dai campi di medicina, di farmacologia e di chimica fisica ha usato un'ampia varietà di metodi scientifici per scoprire il modo dell'antibiotico di atto. I ricercatori in primo luogo hanno contrassegnato la daptomicina con una tintura fluorescente che emette luce verde. Ciò ha permesso loro di seguire esattamente dove l'antibiotico si mette in bacino alle celle stafilococciche sotto il microscopio ad alta definizione. “La daptomicina lega ai batteri nelle regioni dove la nuova parete cellulare sta sintetizzanda appena,„ ha detto il Dott. Fabian Grein, un altro autore principale e collega di prof. Schneider.

Come dentro un kit di costruzione, la parete cellulare batterica è montata dalle numerose particelle elementari. Ulteriori analisi effettuate dai ricercatori sugli stafilococchi e sulle pareti batteriche sinteticamente prodotte hanno indicato che due di queste particelle elementari in particolare sono enorme importanti per l'effetto della daptomicina: la particella elementare centrale “lipido II„ della parete cellulare e il phosphatidylglycerol del lipido della membrana (PG). “La combinazione di lipido II e di PAGINA è insieme il tallone di Achille dei batteri,„ dice Schneider. Ciò è esattamente dove la daptomicina entra in gioco: L'antibiotico cattura queste particelle elementari importanti e blocca ulteriore costruzione della parete cellulare. Di conseguenza, la parete cellulare batterica diventa instabile con conseguente uscita di vari ioni, compreso potassio. “L'uscita degli ioni non è il meccanismo reale di uccisione della daptomicina, come originalmente ha pensato, ma una conseguenza della morte batterica delle cellule,„ conclude Schneider.

“Potevamo mostrare a come impianti di daptomicina realmente ed ai quali strutture obiettivo molecolari mette in bacino,„ commenta prof. il Dott. Ulrich Kubitscheck dal dipartimento di chimica biofisica all'università di Bonn. Ciò è un presupposto importante per ulteriore ottimizzazione della daptomicina. Poiché le nuove sostanze attive non possono essere sviluppate nella misura desiderata per combattere la resistenza a antibiotici, i ricercatori stanno mettendo a fuoco sulle terapie di combinazione facendo uso delle sostanze attive differenti. “La strategia è di mirare ai batteri già resistenti con le armi diversamente sostitute,„ dice prof. Schneider. Tuttavia, questo funzionerebbe soltanto se il modo di atto e gli obiettivi degli antibiotici sono conosciuti.

Gli studi sono stati intrapresi nel centro di ricerca di collaborazione transregionale TRR261 “CellMap antibiotico - i meccanismi cellulari di atto e di produzione antibiotici„ hanno individuato alle università di Bonn e di Tübingen e costituite un fondo per dalle fondamenta di ricerca tedesche (DFG). Il centro tedesco per la ricerca di infezione egualmente è compreso. “Era soltanto con questa cooperazione transdisciplinare che potevamo intraprendere il punto decisivo di andata e risolvere un puzzle che la scienza sta meditando per 30 anni,„ dice Schneider.

Source:
Journal reference:

Grein, F., et al. (2020) Ca2+-Daptomycin targets cell wall biosynthesis by forming a tripartite complex with undecaprenyl-coupled intermediates and membrane lipids. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-15257-1.