Le corps humain produit de nombreux peptides antimicrobiens qui aident le système immunitaire à repousser les infections. Les scientifiques qui espèrent exploiter ces peptides en tant qu'antibiotiques potentiels ont maintenant découvert que d'autres peptides dans le corps humain peuvent également avoir de puissants effets antimicrobiens, élargir le pool de nouveaux candidats antibiotiques.

Dans la nouvelle étude, des chercheurs du MIT et de l'Université de Naples Federico II ont découvert que des fragments de la protéine pepsinogène, une enzyme utilisée pour digérer les aliments dans l'estomac, peut tuer des bactéries telles que Salmonella et E. coli.

Les chercheurs pensent qu'en modifiant ces peptides pour augmenter leur activité antimicrobienne, ils pourraient être en mesure de développer des peptides synthétiques qui pourraient être utilisés comme antibiotiques contre les bactéries résistantes aux médicaments.

"Ces peptides constituent vraiment un excellent modèle pour l'ingénierie. L'idée est maintenant d'utiliser la biologie synthétique pour les modifier davantage et les rendre plus puissants, " dit César de la Fuente-Nunez, un post-doctorant du MIT et membre de la Fondation Areces, et l'un des auteurs principaux de l'article.

D'autres auteurs MIT de l'article, qui paraît dans le numéro du 20 janvier de la revue ACS Biologie Synthétique , sont Timothy Lu, professeur agrégé de génie électrique et informatique et de génie biologique, et Marcelo Der Torossian Torres, un ancien étudiant invité.

Découvrir de nouvelles fonctions

Peptides antimicrobiens, que l'on trouve dans presque tous les organismes vivants, peut tuer de nombreux microbes, mais ils ne sont généralement pas assez puissants pour agir seuls comme des antibiotiques. De nombreux scientifiques, dont de la Fuente-Nunez et Lu, ont exploré des moyens de créer des versions plus puissantes de ces peptides, dans l'espoir de trouver de nouvelles armes pour lutter contre le problème croissant posé par les bactéries résistantes aux antibiotiques.

Dans cette étude, les chercheurs voulaient explorer si d'autres protéines présentes dans le corps humain, en dehors des peptides antimicrobiens connus précédemment, pourrait également être capable de tuer les bactéries. À cette fin, ils ont développé un algorithme de recherche qui analyse des bases de données de séquences de protéines humaines à la recherche de similitudes avec des peptides antimicrobiens connus.

"C'est une approche d'exploration de données pour trouver très facilement des peptides jusqu'alors inexplorés, " dit de la Fuente-Nunez. " Nous avons des modèles que nous savons associés aux peptides antimicrobiens classiques, et le moteur de recherche parcourt la base de données et trouve des modèles qui ressemblent à ce que nous savons qui constitue un peptide qui tue les bactéries. »

Dans un écran de près de 2, 000 protéines humaines, l'algorithme a identifié environ 800 avec une activité antimicrobienne possible. Dans l'article de l'ACS sur la biologie synthétique, l'équipe de recherche s'est concentrée sur le peptide pepsinogène, dont le rôle est de décomposer les protéines des aliments. Une fois que le pepsinogène est sécrété par les cellules qui tapissent l'estomac, l'acide chlorhydrique dans l'estomac se mélange avec du pepsinogène, la convertir en pepsine A, qui digère les protéines, et en plusieurs autres petits fragments.

Ces fragments, qui n'avait auparavant aucune fonction connue, se sont présentés comme candidats dans le criblage antimicrobien.

Une fois que les chercheurs ont identifié ces candidats, ils les ont testés contre des bactéries cultivées dans des plats de laboratoire et ont découvert qu'ils pouvaient tuer une variété de microbes, y compris les agents pathogènes d'origine alimentaire, comme Salmonella et E. coli, ainsi que d'autres, dont Pseudomonas aeruginosa, qui infecte souvent les poumons des patients atteints de mucoviscidose. Cet effet a été observé à la fois à pH acide, semblable à celui de l'estomac, et pH neutre.

"L'estomac humain est attaqué par de nombreuses bactéries pathogènes, il est donc logique que nous ayons un mécanisme de défense hôte pour nous défendre contre de telles attaques, " dit de la Fuente-Nunez.

Des médicaments plus puissants

Les chercheurs ont également testé les trois fragments de pepsinogène contre une infection cutanée à Pseudomonas aeruginosa chez la souris, et a constaté que les peptides réduisaient considérablement les infections. Le mécanisme exact par lequel les peptides tuent les bactéries est inconnu, mais l'hypothèse des chercheurs est que leurs charges positives permettent aux peptides de se lier aux membranes bactériennes chargées négativement et d'y percer des trous, un mécanisme similaire à celui d'autres peptides antimicrobiens.

Les chercheurs espèrent désormais modifier ces peptides pour les rendre plus efficaces, afin qu'ils puissent être potentiellement utilisés comme antibiotiques. Ils recherchent également de nouveaux peptides provenant d'organismes autres que l'homme, et ils prévoient d'étudier plus avant certains des autres peptides humains identifiés par l'algorithme.

"Nous avons un atlas de toutes ces molécules, et la prochaine étape consiste à démontrer si chacun d'entre eux a réellement des propriétés antimicrobiennes et si chacun d'entre eux pourrait être développé comme un nouvel antimicrobien, " dit de la Fuente-Nunez.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.