Deux nouvelles découvertes du laboratoire de l'Iowa State University d'Edward Yu ajoutent à la compréhension scientifique de la façon dont les bactéries résistent aux antibiotiques.

Yu et son groupe de recherche viennent de décrire deux structures et mécanismes - des pompes à efflux et des parois cellulaires renforcées - que certaines bactéries pathogènes utilisent pour éloigner les antibiotiques. Cette compréhension pourrait un jour conduire à de nouveaux traitements qui désactivent les structures et restaurent l'efficacité des médicaments.

"Nous étudions beaucoup de pompes à efflux pour comprendre la résistance aux antibiotiques, " dit Yu, un professeur de l'État de l'Iowa avec des nominations en physique et en astronomie; chimie; biochimie, biophysique et biologie moléculaire; et le laboratoire Ames du département américain de l'Énergie. "Le remodelage de la paroi cellulaire est également un mécanisme majeur pour lutter contre les médicaments antibactériens.

"La structure et le mécanisme dépendent des bactéries dont vous parlez - et les bactéries trouveront un moyen."

Deux revues viennent de publier les dernières découvertes du groupe de recherche de Yu :

1. Un article publié en ligne par Communication Nature décrit comment le Campylobacter jejuni bactérie, qui provoque une inflammation du tube digestif (entérocolite) et une diarrhée associée, utilise une pompe à efflux à trois molécules pour extruder des médicaments antibactériens. Le projet est une collaboration de Yu; Yeon-Kyun Shin, Roy J. Carver, professeur de biochimie de l'Iowa State, Biophysique et biologie moléculaire ; et Qijing Zhang, un doyen associé de la médecine vétérinaire de l'État de l'Iowa et la chaire Dr Frank K. Ramsey en recherche vétérinaire. Chih-Chia "Jack" Su, un scientifique associé de l'État de l'Iowa ; Linxiang Yin, un étudiant diplômé de l'État de l'Iowa ; et Nitin Kumar, un doctorant de l'État de l'Iowa ; sont les premiers auteurs.

   Des études antérieures ont rapporté que les trois molécules de la pompe fonctionnaient dans une rotation synchronisée - une molécule accédant, une molécule se liant et une molécule extrudant - pour pomper les antibiotiques de la cellule. Le groupe de recherche de Yu a découvert que chaque partie de la pompe fonctionnait indépendamment des autres, créant essentiellement trois pompes dans une structure.

   "Les trois pompes indépendantes en font une pompe d'efflux multi-médicaments plus puissante, " dit Yu.

2. Un article publié en ligne par le Actes de l'Académie nationale des sciences La première édition décrit comment le Burkholderia multivorans bactérie, qui peut provoquer une pneumonie chez les personnes présentant des déficits immunitaires ou des maladies pulmonaires telles que la mucoviscidose, est capable de remodeler et de renforcer sa paroi cellulaire, fermer la porte à une gamme de médicaments antimicrobiens. Kumar et Su sont les premiers auteurs.

   L'article se concentre sur la façon dont ces bactéries transportent les composés lipidiques hopanoïdes vers leurs membranes cellulaires externes. Les composés contribuent à la stabilité et à la rigidité de la membrane.

"Dans l'ensemble, nos données suggèrent un nouveau mécanisme de transport des hopanoïdes impliqué dans le remodelage de la paroi cellulaire, qui est critique pour la médiation de la résistance multidrogue dans Burkholderia , ", ont écrit les auteurs dans un résumé du projet.

Des subventions des National Institutes of Health ont soutenu les deux études. Des subventions du département américain de l'Énergie ont également soutenu l'ultra-luminosité, expériences de rayons X à haute énergie à la source avancée de photons du laboratoire national d'Argonne dans l'Illinois.

Yu et son groupe de recherche utilisent depuis longtemps avec succès la cristallographie aux rayons X pour décrire et comprendre la structure des pompes, transporteurs et régulateurs chez les bactéries. Une galerie sur le site Web de son groupe de recherche montre des diagrammes en ruban de 21 structures différentes.

En raison de la contribution significative de Yu à la compréhension de la résistance aux antimicrobiens chez les bactéries, l'Académie américaine de microbiologie l'a élu membre de l'académie plus tôt cette année.

Avec cette compréhension globale des structures et des mécanismes derrière la résistance bactérienne aux antibiotiques, Yu a déclaré que son groupe de recherche commençait à examiner comment les pompes et les transporteurs pouvaient être désactivés.

"Nous essayons de trouver un composé inhibiteur, " dit Yu. "Nous pensons faire un peu plus de science translationnelle. Nous avons beaucoup d'informations riches sur la structure et la fonction de ces pompes. Pourquoi ne pas l'utiliser ?"