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Como a penicilina trabalha?

Thought LeadersDr. Bartlomiej SalamagaPostdoctoral ResearcherThe University of Sheffield

A penicilina foi descoberta pelo senhor Alexander Fleming em 1928 e até aqui, como trabalhou não foi compreendido inteiramente. Nesta entrevista, nós falamos ao Dr. Bartlomiej Salamaga sobre sua a pesquisa a mais atrasada que descobriu como a penicilina trabalha no corpo.

Por favor poderia você dizer-nos sobre seu fundo nas ciências biológicas e que inspirou a pesquisa a mais atrasada na penicilina?

Eu sou um microbiologista molecular interessado na acção de hidrolase da parede de pilha. Estas enzimas são envolvidas em muitos aspectos da vida bacteriana que incluem a separação da pilha de filha após a divisão de pilha, expansão bacteriana da parede de pilha, e remodelando.

Meu interesse nas enzimas hydrolytic começadas durante meu projecto do Ph.D. quando eu descobri que a virulência do enterococus faecalis, de uma bactéria encontrada geralmente no aparelho gastrointestinal humano, e de sua capacidade para invadir e iludir o sistema imunitário depende da actividade da hidrolase principal da parede de pilha.

Durante minha pesquisa pos-doctoral no laboratório adoptivo, nós quisemos responder a uma pergunta sobre como as hidrolase são envolvidas na vida e na morte do estafilococo humano principal do micróbio patogénico - áureo. Nós viemos inicialmente acima com um modelo simples para como a parede de pilha bacteriana expande durante o crescimento e a divisão e assim nós estabeleceu uma hipótese para o que acontece quando isto é inibido por b-lactana.

Os antibióticos estiveram no centro de cuidados médicos humanos por anos mas o mecanismo da penicilina foi um mistério por 80 anos. Por que é isto?

A penicilina foi descoberta pelo senhor Alexander Fleming em 1928 e incorporada no tratamento de infecções bacterianas nos anos 30 do séculoth 20. De facto, o uso primeiramente documentado da penicilina aconteceu em Sheffield.

Por os últimos 80 anos, nós aprendemos muito sobre a penicilina e seu mecanismo da acção contudo o enigma chave de como este antibiótico causa a morte celular permaneceu desconhecido. Isto não era possível até avanços recentes na microscopia.

Em nosso estudo, nós usamos uma combinação de técnicas de alta resolução da microscopia: O AFM, Cryo-E, e SIM, que permitiu que nós vissem muito bem mudanças na parede de pilha bacteriana causaram pelo tratamento antibiótico.

Penicilina

Crédito de imagem: hafakot/Shutterstock.com

Que são antibióticos da β-lactana? Como trabalham e que são usaram-se tipicamente para tratar?

os antibióticos da b-lactana são nomeados após um anel da b-lactana actual em sua estrutura. O anel da b-lactana é altamente reactivo. Imita a carcaça usada pelas bactérias para sintetizar peptidoglycan, o componente-chave da parede de pilha bacteriana.

Uma vez que a molécula antibiótica é limitada irreversìvel a uma sintase peptidoglycan, a proteína penicilina-obrigatória (PBP), o crescimento da pilha está prendida que conduz finalmente à morte celular. Os antibióticos que conduzem à morte das pilhas são chamados bactericidas. São extremamente eficazes e por essa razão, as b-lactana são um dos antibióticos os mais de uso geral para tratar infecções bacterianas.

A Organização Mundial de Saúde (WHO) reconhece a propagação da resistência antibiótica como uma de ameaças as mais grandes de hoje à saúde, à segurança do alimento, e à revelação globais. Por que é crítico compreender como os antibióticos trabalham e como este nos ajuda a abordar a resistência antibiótica?

O fenômeno da resistência antimicrobial é um problema de saúde global. É essencial compreender inteiramente a acção dos antibióticos de modo que nós possamos procurarar ou desenvolver moléculas novas que actuamos em antibióticos conhecidos similares de uma maneira, e/ou nós possamos aumentar e melhorar a eficácia de tratamentos já usados.

Está sabendo o trabalho dos antibióticos é crucial mas igualmente precisa de recordar que isso que compreende como as bactérias são resistentes aos antibióticos importante também.

Pode você descrever como você realizou sua pesquisa mais atrasada na penicilina? Que você descobriu?

Como eu mencionei nós desenvolvemos um modelo realmente simples de como as bactérias crescem e expandem sua parede de pilha. Este processo depende de dois mecanismos, sínteses, e hidrólises. A fim crescer, as bactérias precisam de construir uma parede de pilha nova que seja incorporada na parede de pilha já existente. Para poder adicionar este material novo, as bactérias têm que fazer o espaço para ele. Isto é feito pelas enzimas hydrolytic da parede de pilha que dividem a parede de pilha existente. Estes dois processos completamente opor fornecem a homeostase da parede de pilha.

Quando nós tratarmos as bactérias com uma b-lactana como a penicilina, síntese está inibida mas não hidrólise. Isto interrompe a homeostase da parede de pilha. Nós descobrimos que a actividade hydrolytic em curso conduz à aparência dos furos que perfuram a parede de pilha. Ao longo do tempo estes furos ampliam e em conseqüência, a integridade da parede de pilha é interrompida que causa a morte celular.

Que papel a microscopia atômica da força (AFM) jogou em sua pesquisa?

O AFM jogou um papel crucial neste trabalho porque permitiu que nós vissem directamente os furos prejudiciais de alguns nanometres (que é bilhão vezes menor do que a largura de um cabelo humano). No ano passado nós publicamos um estudo (Pasquina-Lemonche e outros, 2020)

mostrando uma descoberta no uso do AFM às bactérias da imagem no possível o mais de alta resolução. Nós então aplicamos estes técnicas e métodos novos para interrogar as pilhas tratadas com os antibióticos e desenvolvemos métodos novos da análise de imagem para encontrar um protocolo automatizado para comparar as amostras diferentes.

Nós temos agora uma ferramenta poderosa para obter a informação quantitativa do furo nanometric da perfuração que aparece na parede de pilha bacteriana causada por antibióticos diferentes. Isto permitiu que nós amarrem este trabalho junto e em combinação com o resto das técnicas usadas neste estudo, nós podíamos chegar em conclusões contínuas em como os antibióticos trabalham.

Resistência antibiótica

Crédito de imagem: Lightspring/Shutterstock.com

Como esta pesquisa igualmente ajudará a criar a terapêutica nova para superbugs resistentes aos antibióticos?

Nosso estudo identificou o papel das hidrólises da parede de pilha no efeito da matança dos antibióticos. Nós supor que se nós desregularizamos estas enzimas, nós podemos aumentar a eficácia dos antibióticos. Nós provamos este em um modelo animal pelo coadministration de um antibiótico e de um composto que promovesse a actividade hydrolytic.

Que são os passos seguintes para esta pesquisa?

Os passos seguintes são determinar os detalhes moleculars e o controle do crescimento de parede da pilha.  Eu gostaria de centrar-se sobre o apoio dos mecanismos e das enzimas que conduzem à quebra da parede de pilha. Áureo de S. tem 21 hidrolase da parede de pilha.

Apesar de seu papel importante, sua contribuição precisa para o crescimento, a divisão, e a integridade do envelope da pilha são compreendidas deficientemente, essencialmente porque sua redundância funcional faz seu estudo difícil. Se nós conhecemos o mecanismo suficientemente bem então nós podemos racional projectar aproximações terapêuticas novas.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

  • Demonstração de Salamaga B. e outros do papel da homeostase no estafilococo - crescimento áureo e a acção da parede de pilha de antibióticos bactericidas. Proc Acad nacional Sci EUA. O 2 de novembro 2021; 118(44): e2106022118. doi: 10.1073/pnas.2106022118.

  • Pasquina-Lemonche, L., queimaduras, J., Turner, R.D. e outros. A arquitetura da parede de pilha bacteriana Relvado-positiva. Natureza 582, 294-297 (2020). https://www.nature.com/articles/s41586-020-2236-6
  • Turner, R.D., Mesnage, S., Hobbs, imagem lactente molecular de J.K. e outros da arquitetura glycan do polisacárido da divisão celular dos pares das correntes à morfologia bacteriana da pilha. Commun Nat 9, 1263 (2018) https://www.nature.com/articles/s41467-018-03551-y

Sobre o Dr. Bartlomiej Salamaga

Eu sou um cientista adiantado da carreira apenas 4 anos após meu Ph.D. Eu terminei meu universitário e diploma de mestre na biotecnologia na universidade de Jagiellonian no Polônia. Durante o ano final de meu curso do CAM, eu fiz um programa da colocação do Erasmus no laboratório do professor Simon Promoção onde eu tive o contacto com microscopia da super-definição pela primeira vez. Esta era uma das experiências as mais importantes que me incentivaram levar a cabo uma carreira da pesquisa.Dr. Barlomiej Salamaga

Após ter terminado um Ph.D. na microbiologia molecular sob a supervisão do Dr. Stephane Mesnage eu tornei a reunir o laboratório adoptivo como um pesquisador pos-doctoral em 2019. Meu interesse do cano principal centra-se sobre hidrolase peptidoglycan e seu papel na homeostase bacteriana da parede de pilha.

Para obter mais informações sobre do laboratório adoptivo visite por favor: 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.

Citations

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    Henderson, Emily. (2021, November 04). Como a penicilina trabalha?. News-Medical. Retrieved on November 27, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20211124/How-does-penicillin-work.aspx.

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