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Come la penicillina funziona?

Thought LeadersDr. Bartlomiej SalamagaPostdoctoral ResearcherThe University of Sheffield

La penicillina è stata scoperta da sir Alexander Fleming nel 1928 e finora, come ha funzionato completamente non è stato capito. In questa intervista, abbiamo parlato al Dott. Bartlomiej Salamaga di sua l'ultima ricerca che ha scoperto come la penicillina funziona nell'organismo.

Prego potreste dirci circa il vostro sfondo in scienze biologiche e che cosa ha ispirato l'ultima ricerca su penicillina?

Sono un microbiologo molecolare interessato all'atto delle idrolasi della parete cellulare. Questi enzimi sono compresi in molti aspetti di vita batterica compreso la separazione della cellula figlia dopo divisione cellulare, espansione batterica della parete cellulare e la ricostruzione.

Il mio interesse in enzimi idrolitici iniziati durante il mio progetto di Ph.D. quando ho scoperto che la virulenza dell'enterococco fecale, di un batterio trovato comunemente nel tratto gastrointestinale umano e della sua capacità di invadere ed eludere il sistema immunitario dipende dall'attività dell'idrolasi principale della parete cellulare.

Durante la mia ricerca postdottorale nel laboratorio adottivo, abbiamo voluto rispondere ad una domanda circa come le idrolasi sono comprese nella vita e morte dello staphylococcus aureus umano principale dell'agente patogeno. Inizialmente abbiamo fornito un modello semplice per come la parete cellulare batterica si espande durante la crescita e la divisione e noi ha stabilito così un'ipotesi per cui accade quando questo è inibito dai b-lattami.

Gli antibiotici sono stati al centro della sanità umana per anni ma il meccanismo di penicillina è stato un mistero per 80 anni. Perché è questo?

La penicillina è stata scoperta da sir Alexander Fleming nel 1928 ed è stata incorporata nel trattamento delle infezioni batteriche negli anni 30 del secoloth 20. Infatti, l'uso in primo luogo documentato di penicillina è accaduto a Sheffield.

Per i 80 anni ultimi, abbiamo imparato molto circa penicillina ed il suo meccanismo di atto tuttavia il puzzle chiave di come questo antibiotico causa la morte delle cellule è rimanere sconosciuto. Ciò non era possibile fino agli avanzamenti recenti nella microscopia.

Nel nostro studio, abbiamo usato una combinazione di tecniche ad alta definizione di microscopia: Il AFM Cryo-ET ed il SIM, che hanno permesso che noi vedessimo benissimo i cambiamenti nella parete cellulare batterica hanno causato dal trattamento antibiotico.

Penicillina

Credito di immagine: hafakot/Shutterstock.com

Che cosa sono antibiotici del β-lattame? Come funzionano e che cosa sono tipicamente hanno usato per trattare?

gli antibiotici del b-lattame sono nominati dopo un anello del b-lattame presente in loro struttura. L'anello del b-lattame è altamente reattivo. Imita il substrato usato dai batteri per sintetizzare peptidoglycan, la componente chiave della parete cellulare batterica.

Una volta che la molecola antibiotica irreversibilmente è limitata ad una sintasi peptidoglycan, la proteina dell'penicillina-associazione (PBP), la cella che la crescita è arrestata che infine piombo alla morte delle cellule. Gli antibiotici che piombo alla morte delle celle sono chiamati battericidi. Sono estremamente efficaci e per quella ragione, i b-lattami sono uno degli antibiotici più comunemente usati per trattare le infezioni batteriche.

L'organizzazione mondiale della sanità (WHO) riconosce la diffusione di resistenza a antibiotici come una di odierne le più grandi minacce contro salubrità, obbligazione dell'alimento e lo sviluppo globali. Perché è critico capire come gli antibiotici funzionano e come questo ci aiuta ad affrontare la resistenza a antibiotici?

Il fenomeno della resistenza antimicrobica è un'emissione di salubrità globale. È essenziale completamente per capire l'atto degli antibiotici in moda da poterci cercare o sviluppare noi le molecole novelle che agiamo in antibiotici conosciuti simili di un modo e/o possiamo migliorare e migliorare l'efficacia delle terapie già applicate.

Sta sapendo il lavoro degli antibiotici è cruciale ma noi egualmente deve ricordarsi che quello che capisce come i batteri sono resistenti agli antibiotici importante pure.

Potete descrivere come avete effettuato la vostra ultima ricerca su penicillina? Che cosa avete scoperto?

Ho citato abbiamo sviluppato un modello realmente semplice di come i batteri coltivano ed espandono la loro parete cellulare. Questo trattamento dipende da due meccanismi, sintesi ed idrolisi. Per svilupparsi, i batteri devono costruire una nuova parete cellulare che è incorporata nella parete cellulare già attuale. Per potere aggiungere questo nuovo materiale, i batteri devono fare lo spazio per. Ciò è fatta dagli enzimi idrolitici della parete cellulare che ripartono la parete cellulare attuale. Questi due trattamenti completamente opposti a forniscono l'omeostasi della parete cellulare.

Quando trattiamo i batteri con un b-lattame come la penicillina, la sintesi è inibita ma non idrolisi. Ciò interrompe l'omeostasi della parete cellulare. Abbiamo scoperto che l'attività idrolitica in corso piombo all'aspetto dei fori che perforano la parete cellulare. Questi fori ingrandicono col passare del tempo e di conseguenza, l'integrità della parete cellulare è interrotta che causa la morte delle cellule.

Che ruolo la microscopia atomica della forza (AFM) ha svolto nella vostra ricerca?

Il AFM ha svolto un ruolo cruciale in questo lavoro perché ha permesso che noi direttamente vedessimo i fori offensivi di alcuni nanometri (che è miliardo volte più piccolo della larghezza dei capelli umani). L'anno scorso abbiamo pubblicato uno studio (Pasquina-Lemonche et al., 2020)

mostra dell'innovazione sull'uso del AFM ai batteri di immagine al possibile più di alta risoluzione. Poi abbiamo applicato questi nuovi tecniche e metodi per interrogare le celle curate con gli antibiotici ed abbiamo messo a punto i nuovi metodi di analisi sulla base di immagini per trovare un protocollo automatizzato per confrontare i campioni differenti.

Ora abbiamo uno strumento potente per ottenere le informazioni quantitative dal foro nanometric di perforazione che compare nella parete cellulare batterica causata dagli antibiotici differenti. Ciò ha permesso che noi legassimo insieme questo lavoro e congiuntamente al resto delle tecniche utilizzate in questo studio, potevamo arrivare alle conclusioni solide su come gli antibiotici funzionano.

Resistenza a antibiotici

Credito di immagine: Lightspring/Shutterstock.com

Come questa ricerca egualmente contribuirà a creare la nuova terapeutica per i superbugs resistenti agli antibiotici?

Il nostro studio ha identificato il ruolo delle idrolisi della parete cellulare nell'effetto di uccisione degli antibiotici. Abbiamo supposto che se diregolarizziamo questi enzimi, potessimo aumentare l'efficacia degli antibiotici. Abbiamo provato questo in un modello animale dal coadministration di un antibiotico e di un composto che promuove l'attività idrolitica.

Che cosa sono i punti seguenti per questa ricerca?

I punti seguenti sono di determinare i dettagli molecolari ed il controllo della crescita di parete cellulare.  Vorrei mettere a fuoco sul sostegno i meccanismi e degli enzimi che piombo alla rottura della parete cellulare. S.aureus Ha 21 idrolasi della parete cellulare.

Malgrado il loro ruolo importante, il loro contributo preciso alla crescita, la divisione e l'integrità della busta delle cellule è capiti male, essenzialmente perché la loro ridondanza funzionale effettua il loro studio difficile. Se conosciamo il meccanismo abbastanza bene poi possiamo progettare razionale i nuovi approcci terapeutici.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

  • Dimostrazione di Salamaga B. et al. del ruolo di omeostasi della parete cellulare nella crescita di staphylococcus aureus e nell'atto degli antibiotici battericidi. Proc Acad nazionale Sci S.U.A. 2 novembre 2021; 118(44): e2106022118. doi: 10.1073/pnas.2106022118.

  • Pasquina-Lemonche, L., ustioni, J., Turner, R.D. et al. L'architettura della parete cellulare batterica gram-positiva. Natura 582, 294-297 (2020). https://www.nature.com/articles/s41586-020-2236-6
  • Turner, R.D., Mesnage, S., Hobbs, rappresentazione molecolare di J.K. et al. di architettura glycan del polisaccaride di parete della cellula delle coppie delle catene a morfologia batterica delle cellule. Commun nazionale 9, 1263 (2018) https://www.nature.com/articles/s41467-018-03551-y

Circa Dott. Bartlomiej Salamaga

Sono uno scienziato in anticipo di carriera appena 4 anni dopo il mio Ph.D. Ho completato il mio studente non laureato e la laurea in biotecnologia all'università Jagellonica in Polonia. Durante l'anno definitivo di mio corso del MSc, ho fatto un programma di collocamento di ERASMUS nel laboratorio del professor Simon lo Foster in cui ho avuto per la prima volta contatto con microscopia di super-risoluzione. Ciò era una delle esperienze più importanti che mi hanno incoraggiato a perseguire una carriera della ricerca.Dott. Barlomiej Salamaga

Dopo la rifinitura del Ph.D. in microbiologia molecolare nell'ambito di controllo del Dott. Stephane Mesnage ho ricongiunto il laboratorio adottivo come ricercatore postdottorale nel 2019. Il mio interesse del main mette a fuoco sulle idrolasi peptidoglycan e sul loro ruolo nell'omeostasi batterica della parete cellulare.

Per ulteriori informazioni sul laboratorio adottivo visualizzi prego: https://thefosterlab.sites.sheffield.ac.uk/home

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 150 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

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    Henderson, Emily. (2021, November 04). Come la penicillina funziona?. News-Medical. Retrieved on November 27, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20211124/How-does-penicillin-work.aspx.

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