Dans la bataille en cours contre les bactéries résistantes aux antibiotiques, les chercheurs du MSU ont fait une découverte qui pourrait remodeler la façon dont nous cibleons les agents pathogènes mortels comme les infections à staphylocoque.
Staphylococcus aureuscommunément appelé «Staph», est un groupe de bactéries qui se trouvent fréquemment sur la peau et dans le nez de personnes en bonne santé. Bien que de nombreux types de staphyle soient inoffensifs, certains peuvent provoquer des infections graves. Une souche particulièrement dangereuse est le SARM, ou Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline, qui résiste à de nombreux antibiotiques couramment utilisés. Le SARM et d'autres infections à staphylocoque peuvent aller des affections cutanées légères aux infections sanguines potentiellement mortelles.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Département de microbiologie, de génétique et d'immunologie de MSU, ou MGI, dirigée par le récent diplômé du doctorat de MGI, Troy Burtchett, révèle que cette bactérie possède un niveau surprenant de redondance métabolique, ce qui lui permet de survivre même lorsque les enzymes clés sont éliminées. Cependant, lorsque deux enzymes spécifiques sont supprimées, Staph n'infecte pas son hôte aussi facilement, un aperçu qui pourrait conduire au développement de classes entièrement nouvelles d'antibiotiques.
La recherche a été soutenue par une subvention des National Institutes of Health.
Au cœur de la recherche, qui a récemment été publié dans MBIOest une classe de molécules appelées isoprénoïdes, qui sont essentielles à la survie bactérienne. Ces molécules sont impliquées dans tout, de la production de pigments à la respiration et à la synthèse de la paroi cellulaire.
Traditionnellement, une enzyme appelée ISPA était censée être seule responsable de la production de l'un des éléments constitutifs des isoprénoïdes appelés isoprénoïdes à chaîne courte. Mais lorsque les chercheurs ont créé des mutants staphiques sans le gène, ISPAqui code pour l'ISPA, les bactéries ont continué à survivre – un résultat inattendu qui a lancé une enquête plus approfondie.
Alors, comment diable est une mutation en ISPA viable? Comment la cellule peut-elle tolérer cela? C'est vraiment ce qui a commencé ce projet. Ce n'était vraiment qu'une enquête scientifique fondamentale. «
Troy Burtchett, diplômé du doctorat MGI
Burtchett travaille dans le laboratoire du professeur agrégé MGI Neal Hammer. Ensemble, ils ont émis l'hypothèse qu'une autre enzyme pourrait compenser la perte de l'ISPA. Ils ont tourné leur attention vers l'hepte, une autre enzyme présente dans Staph et dans la même classe que l'ISPA, et ont découvert qu'il participait à des voies précédemment non reconnues, y compris la synthèse d'une molécule essentielle à la respiration.
Avec ces nouvelles informations, ils ont conclu que l'hepte devait compenser l'ISPA manquant en produisant les isoprénoïdes à chaîne courte.
Pour tester leur théorie, Burtchett, Hammer, et la doctorante MGI, Jessica Lysne, a conçu un double mutant manquant les deux ISPA et hept, Le gène qui code pour l'enzyme correspondante, Hept. Étonnamment, les bactéries étaient encore viables, suggérant l'existence d'un troisième, non identifié enzyme qui compense la perte des deux autres.
« L'une des conclusions est qu'il existe un niveau de redondance incroyable dans la synthèse des isoprénoïdes dans S. aureus», A déclaré Burtchett. » Cela n'a jamais été démontré auparavant. «
Cette redondance pourrait être un phénomène répandu. Les voies de synthèse des isoprénoïdes sont hautement conservées entre les espèces bactériennes, ce qui signifie que les résultats pourraient s'appliquer à d'autres agents pathogènes tels que E. coli et les pseudomonas.
Les implications pour le développement des antibiotiques sont significatives. La résistance aux antibiotiques est en augmentation et devient une préoccupation croissante, car les microbes trouvent des moyens de contrecarrer les antibiotiques existants, et la résistance à un médicament peut conférer une résistance aux autres dans la même classe. En identifiant de nouvelles voies métaboliques auparavant non ciblées, les chercheurs espèrent développer des médicaments contre lesquels les bactéries n'ont pas encore évolué de défenses.
« Si c'est nouveau, il n'y a probablement pas de résistance existante », a déclaré Burtchett. « Il pourrait être plus difficile de s'y résistance, et vous pouvez tirer davantage d'utiliser cet antibiotique. »
Pour l'avenir, l'équipe espère que leurs résultats inspireront d'autres efforts de recherche et de découverte de médicaments.
« Les résultats du Dr Burtchett ouvrent l'exploration dans plusieurs nouveaux domaines de recherche, le plus pertinent étant l'identité des troisième enzymes de synthèse des isoprénoïdes à chaîne courte », a déclaré Hammer. « L'identification de cette enzyme fournira de nouvelles cibles pour une intervention thérapeutique. »
