Peptyd z glebowej bakterii wiąże w rybosomie miejsce, którego nie atakował żaden inny antybiotyk

Dmitrii Travin, adiunkt nauk farmaceutycznych na University of Illinois Chicago i pierwszy autor pracy w Nature, powiedział w komunikacie uczelni: „Ten nowy antybiotyk jest zdumiewający, bo trafia w miejsce rybosomu, w które nie trafiła wcześniej żadna inna cząsteczka”. Travin dodał, że rybosom jest celem około jednej trzeciej wszystkich antybiotyków przepisywanych obecnie pacjentom.

Ma to znaczenie, bo bakterie mają już obronę przeciw miejscom rybosomu, w które uderzają obecne leki. Wiążąc nowe miejsce, manikomycyna omija te mechanizmy. Alexander Mankin, profesor w Retzky College of Pharmacy na UIC i współautor pracy, powiedział: „Bakterie muszą się nieźle nagimnastykować, żeby wytworzyć oporność”.

Po związaniu manikomycyna blokuje wyjście ważnej cząsteczki z rybosomu i synteza białek zatrzymuje się całkowicie. Bez białek bakteria nie może rosnąć ani przeżyć.

Jak znaleziono związek

Manikomycynę wytwarza naturalnie Streptomyces rimosus, glebowa bakteria znana od dziesięcioleci jako źródło oksytetracykliny, antybiotyku stosowanego od 1950 roku. Wielu badaczy zakładało, że ten gatunek nie ma już nic do zaoferowania.

Droga z powrotem do niego wiodła przez centrum odkrywania antybiotyków McMaster University w Kanadzie. Współpracownicy przebadali tam materiał od 255 szczepów bakterii z kolekcji Wright Actinomycetes Collection. Zamiast analizować surowe mieszaniny, rozdzielili chemiczny dorobek bakterii na mniejsze frakcje. Dzięki temu wychwycili związki powstające w niewielkich ilościach.

Mankin porównał to odkrycie do kolacji, na której wszyscy rzucili się na stek i nikt nie zauważył czarnego kawioru w małym naczyniu.

Wyniki z laboratorium i zastrzeżenia

W starciu z E. coli przeżywało mniej więcej trzy lub cztery bakterie na każde dziesięć miliardów wystawionych, a one mogły przekazać dalej oporność genetyczną. Więcej przeżywało opornych na antybiotyki Klebsiella pneumoniae: około jedna na sto milionów. To liczby z laboratorium, nie prognoza dla pacjentów.

Manikomycyna wchodzi też do komórek bakterii kilkoma szlakami transportowymi. Zdaniem badaczy może to utrudnić powstanie oporności.

Derek Lowe, chemik medyczny, który pisze niezależne komentarze dla czasopisma Science, nazwał manikomycynę „naprawdę dobrym przykładem” przeoczonego związku. Napisał jednak, że działa przeciw „wybranym gatunkom” bakterii, nie wszystkim, i zawodzi wobec większości bakterii Gram-dodatnich, a do tej grupy należą gronkowce. „To nie będzie cudowny lek”, napisał.

Co stoi między laboratorium a kliniką

Mankin powiedział, że manikomycyna nie utrzymuje się w krwiobiegu wystarczająco długo, żeby skutecznie zabijać bakterie u zwierząt ani u ludzi. „W tym antybiotyku trzeba poprawić kilka rzeczy, zanim stanie się lekiem stosowanym klinicznie”, powiedział.

Zespół zna jednak strukturę chemiczną związku i dokładnie wie, jak wiąże on rybosom. Współpracownicy z University of Hamburg uzyskali strukturę wysokiej rozdzielczości związku połączonego z rybosomem. Badacze ustalili też, jak produkująca go bakteria chroni się przed własną bronią. Ich zdaniem ten mechanizm może wskazać modyfikacje, które przełamią podobne strategie oporności.

„Jeśli produkujesz broń, musisz się przed nią chronić”, powiedział Travin.