Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont conçu des biocapteurs de conception capables de détecter les molécules antibiotiques d'intérêt. Les biocapteurs sont une première étape vers la création d'« usines » productrices d'antibiotiques au sein de microbes tels que E. coli.

Les macrolides sont un groupe de petites molécules naturelles qui peuvent contenir des antibiotiques, effets antifongiques ou anticancéreux. L'antibiotique érythromycine en est un exemple - c'est un macrolide produit par des bactéries du sol. Les chercheurs s'intéressent à l'utilisation de ces antibiotiques naturels et des microbes qui les produisent afin de développer de nouveaux antibiotiques; cependant, les microbes qui produisent des macrolides antibiotiques ne fabriquent que de petites quantités d'une variété limitée d'antibiotiques.

"Notre objectif ultime est de concevoir des microbes pour fabriquer de nouvelles versions de ces antibiotiques pour notre usage, ce qui réduira considérablement le temps et l'argent nécessaires pour les tests et le développement de nouveaux médicaments, " dit Gavin Williams, professeur agrégé de chimie bio-organique à NC State et auteur correspondant d'un article décrivant la recherche. "Pour pouvoir faire ça, nous devons d'abord être capables de détecter les molécules antibiotiques d'intérêt produites par les microbes."

Williams et son équipe ont utilisé un commutateur moléculaire naturel - une protéine appelée MphR - comme biocapteur. Dans E. coli , MphR peut détecter la présence d'antibiotiques macrolides sécrétés par des microbes qui attaquent E. coli . Lorsque MphR détecte l'antibiotique, il active un mécanisme de résistance pour annuler les effets de l'antibiotique.

Les chercheurs ont créé une grande bibliothèque de variantes de protéines MphR et les ont criblées pour leur capacité à activer la production d'une protéine verte fluorescente lorsqu'elles étaient en présence d'un macrolide souhaité. Ils ont testé les variantes contre l'érythromycine, que MphR reconnaît déjà, et a constaté que certains des variants MphR décuplaient leur capacité de détection. Ils ont également testé avec succès les variantes contre des macrolides qui n'étaient pas étroitement liés à l'érythromycine, comme la tylosine.

"Essentiellement, nous avons coopté et fait évoluer le système de capteur MphR, augmenter sa sensibilité à reconnaître les molécules qui nous intéressent, " dit Williams. " Nous savons que nous pouvons adapter ce biocapteur et qu'il détectera les molécules qui nous intéressent, qui nous permettra de cribler rapidement des millions de souches différentes. C'est la première étape vers l'ingénierie à haut débit des antibiotiques, où nous créons de vastes bibliothèques de souches et de variantes de microbes génétiquement modifiées afin de trouver les quelques souches et variantes qui produisent la molécule souhaitée avec le rendement souhaité. »

La recherche apparaît dans ACS Biologie Synthétique , et a été financé par les National Institutes of Health (subvention GM104258) et le NC State Chancellor's Innovation Fund. Étudiant diplômé Yiwei Li, ancien étudiant diplômé Christian Kasey, ancien étudiant de premier cycle Mounir Zerrad, et T. Ashton Cropp, professeur de chimie à la Virginia Commonwealth University, contribué au travail.