달콤한 구원 - 사탕수수 병원균이 항생제 발견의 새로운 시대를 준비하는 방법

[아름이]

달콤한 구원 - 사탕수수 병원균이 항생제 발견의 새로운 시대를 준비하는 방법
날짜:
2023년 1월 23일
원천:
존 이네스 센터
요약:
해로운 박테리아를 죽이는 독특한 방법을 가진 강력한 식물 독소가 수십 년 동안 가장 강력한 새로운 항생제 후보 중 하나로 부상했습니다.

해로운 박테리아를 죽이는 독특한 방법을 가진 강력한 식물 독소가 수십 년 동안 가장 강력한 새로운 항생제 후보 중 하나로 부상했습니다.

알비시딘(albicidin)이라고 불리는 항생제는 사탕수수에서 파괴적인 잎열상병을 일으키는 세균성 식물 병원체 Xanthomonas albilineans에 의해 생성됩니다. 알비시딘은 병원균이 식물을 공격하여 확산을 가능하게 하는 데 사용하는 것으로 생각됩니다. 알비시딘이 E.coli 및 S.aureus를 포함한 박테리아를 죽이는 데 매우 효과적이라는 것은 한동안 알려져 왔습니다. 기존 항생제에 대한 내성이 커지는 것으로 악명 높은 이 슈퍼박테리아는 효과적인 신약에 대한 절실한 필요성을 불러일으켰습니다.

전임상 실험에서 항생제 가능성과 낮은 독성에도 불구하고 과학자들이 알비시딘이 표적인 박테리아 효소 DNA gyrase(gyrase)와 어떻게 상호 작용하는지 정확히 알지 못했기 때문에 알비시딘의 의약품 개발이 방해를 받았습니다. 이 효소는 DNA에 결합하고 일련의 우아한 움직임을 통해 세포가 제대로 기능하는 데 필수적인 수퍼코일링으로 알려진 과정을 통해 DNA를 비틀어 버립니다.

이제 John Innes Centre의 Dmitry Ghilarov 박사 연구 그룹은 독일 베를린 Technische Universität의 Roderich Süssmuth 교수 실험실과 폴란드 Jagiellonian University의 Jonathan Heddle 교수 실험실과 함께 저온 전자 현미경의 발전을 활용하여 최초의 gyrase에 결합된 알비시딘의 스냅샷.

그것은 알비시딘이 L자 모양을 형성하여 독특한 방식으로 자이라제 및 DNA 모두와 상호작용할 수 있음을 보여주었습니다. 이 상태에서 gyrase는 더 이상 DNA 말단을 결합하기 위해 움직일 수 없습니다. 알비시딘의 효과는 두 기어 사이에 끼워진 스패너와 비슷합니다.

알비시딘이 자이라아제와 상호 작용하는 방식은 기존 항생제와 충분히 다르기 때문에 분자와 그 파생물은 현재 많은 항생제 내성 박테리아에 대해 효과적일 가능성이 높습니다.

Ghilarov 박사는 "상호작용의 특성상 알비시딘은 효소의 정말 중요한 부분을 표적으로 삼고 박테리아가 이에 대한 저항성을 진화시키는 것은 어렵다"고 말했다. "이제 우리는 구조를 이해했으므로 이 결합 주머니를 더 활용하고 알비시딘을 더 많이 수정하여 효능과 약리학적 특성을 개선할 수 있습니다."

이 작업은 이미 시작되었습니다. 팀은 관찰 결과를 사용하여 향상된 특성을 가진 다양한 항생제를 화학적으로 합성했습니다. 테스트에서 이러한 변이체는 대장균, 폐렴간균, 녹농균 및 살모넬라 티피뮤리움을 포함한 가장 위험한 병원 획득 세균 감염에 대해 효과적이었습니다.

Ghilarov 박사는 "우리는 이것이 수년 동안 가장 흥미로운 새로운 항생제 후보 중 하나라고 생각합니다. 이것은 적은 농도에서 매우 높은 효과를 나타내며 플루오로퀴놀론과 같이 널리 사용되는 항생제에 내성이 있는 병원성 박테리아에 대해서도 매우 강력합니다. "

Ghilarov 박사는 "이 분자는 수십 년 동안 존재해 왔습니다. 이제 저온 전자 현미경의 발전으로 가장 정교한 단백질-DNA 복합체의 구조를 결정할 수 있게 되었습니다. 목표와 작동 방식은 엄청난 특권이자 과학자로서 가질 수 있는 최고의 보상입니다. 하지만 이 작업은 대규모 팀 작업이며 유럽 동료가 없었다면 이 작업을 수행하지 못했을 것입니다."

이 연구의 다음 단계는 학계 및 산업 협력자들과 협력하고 연구를 인간 임상 시험으로 발전시키기 위한 자금 조달을 모색하는 것입니다. 이것은 항생제 내성의 세계적인 위협인 AMR에 직면하여 시급히 필요한 새로운 종류의 항생제 개발로 이어질 수 있습니다.

알비시딘 - 어떻게 작동합니까?

Albicidin은 식물과 박테리아 모두에서 발견되는 DNA gyrase(또는 단순히 "gyrase")라는 효소를 목표로 합니다. 이 효소는 DNA에 결합하고 일련의 우아한 움직임을 통해 DNA를 뒤틀립니다(수퍼코일링으로 알려진 과정). 이는 세포가 제대로 기능하는 데 필수적인 과정입니다. 그러나 gyrase에는 아킬레스 건이 있습니다. 작업을 수행하려면 DNA 이중 나선을 일시적으로 절단해야 합니다. 깨진 DNA가 세포에 치명적이기 때문에 이것은 위험합니다. 일반적으로 자이라제는 작동하면서 두 개의 DNA 조각을 다시 결합하지만 알비시딘은 이를 방지하여 DNA 손상과 박테리아 사망을 초래합니다.

항미생물 저항성(AMR)에 대하여

Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa 및 Salmonella typhimurium과 같은 다제내성 병원체는 COVID-19 대유행으로 악화된 위험한 의료 부담을 나타냅니다.

내성 병원균에 의한 감염은 병원 중환자실에서 사망의 주요 원인이며 일부 변종은 팬 내성이 됩니다. 그람 음성 약물 내성 병원균은 2019년에 50,000명의 사망 원인이었습니다.

이 위협에 대처하기 위해 긴급히 필요한 신약에도 불구하고 신약 개발 프로그램은 수십 년 동안 새로운 종류의 항생제를 생산하지 못했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/