De nouvelles structures à haute résolution du ribosome bactérien déterminées par des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago montrent qu’une seule molécule d’eau peut en être la cause -; et solution possible -; de la résistance aux antibiotiques.
Les résultats de la nouvelle étude UIC sont publiés dans la revue Nature Chemical Biology.
Les germes pathogènes deviennent résistants aux antibiotiques lorsqu’ils développent la capacité de vaincre les médicaments conçus pour les tuer. Chaque année aux États-Unis, des millions de personnes souffrent d’infections résistantes aux antibiotiques, et des milliers de personnes en meurent.
Le développement de nouveaux médicaments est un moyen clé pour la communauté scientifique d’essayer de réduire l’impact de la résistance aux antibiotiques.
La première chose à faire pour fabriquer des médicaments améliorés est de mieux comprendre comment les antibiotiques fonctionnent et comment les « mauvais insectes » y deviennent résistants.. «
Alexander Mankin, co-auteur de l’étude et professeur de sciences pharmaceutiques, College of Pharmacy, Université de l’Illinois à Chicago
Mankin et son collègue, Yury Polikanov, professeur agrégé de sciences biologiques au Collège des arts et des sciences libérales de l’UIC, ont étudié le mécanisme d’action de l’un des types d’antibiotiques les plus populaires utilisés dans la clinique aujourd’hui -; macrolides.
« Les macrolides sont parmi les antibiotiques les plus efficaces qui sont couramment utilisés pour traiter les infections qui se propagent dans la communauté -; les gens reçoivent des antibiotiques macrolides, comme l’azithromycine, par exemple, tout le temps », a déclaré Polikanov, l’auteur correspondant de l’article. « Les macrolides agissent en entrant dans les bactéries et en se liant aux ribosomes, la machine de synthèse des protéines de la cellule. Une fois liés, le médicament empêche les ribosomes de fabriquer de nouvelles protéines, empêchant ainsi les bactéries de se développer et de se répliquer. Cependant, les bactéries résistantes modifient leurs ribosomes de sorte que le la drogue ne peut plus se lier à eux. «
Grâce à des années de partenariat entre leurs deux laboratoires, les chercheurs de l’UIC ont pu comprendre comment les macrolides se lient au ribosome, comment les bactéries réagissent aux macrolides et comment elles deviennent résistantes à ces médicaments couramment utilisés. Ils ont également appris à capturer des images haute résolution des ribosomes envahis par les antibiotiques.
«Nous avons comparé les structures haute résolution des ribosomes de bactéries sensibles et résistantes et avons remarqué qu’une molécule d’eau nécessaire à la liaison étroite aux antibiotiques n’était pas présente dans les ribosomes des insectes résistants aux médicaments. Dans les ribosomes du médicament- bactéries résistantes, il n’y avait tout simplement pas de place pour cette molécule d’eau », a déclaré Polikanov.
Les chercheurs ont découvert que la molécule d’eau agit comme un pont entre le ribosome et l’antibiotique. Lorsque des bactéries résistantes modifient la composition chimique de leurs ribosomes, ce pont entre le ribosome et le médicament ne peut pas être construit.
Alors que la communauté scientifique a longtemps deviné que les différences dans les structures des ribosomes sensibles et résistants étaient importantes -; pourquoi ces changements empêchent l’action du médicament était inconnu auparavant.
« Cette étude offre la première explication convaincante de la raison pour laquelle les macrolides sont incapables de se lier aux ribosomes des bactéries résistantes », a déclaré Mankin.
« Nous sommes très enthousiasmés par cette découverte », a déclaré Polikanov. « Parce que nous savons maintenant comment exactement les antibiotiques macrolides interagissent avec leur cible, le ribosome. Cette découverte est importante car elle informera et facilitera le développement de nouveaux antibiotiques qui n’ont pas besoin de cette molécule d’eau pour se lier. Il existe une énorme demande pour ces médicaments. capables de tuer même les bactéries qui sont devenues résistantes aux médicaments actuellement utilisés. «
La source:
Université de l’Illinois à Chicago
Référence du journal:
Svetlov, MS, et al. (2021) La structure du ribosome 70S modifié par Erm révèle le mécanisme de la résistance aux macrolides. Nature Chimique Biologie. doi.org/10.1038/s41589-020-00715-0.