Le professeur Stephan A. Sieber et le Dr Sabine Schneider dans le laboratoire de la chaire de chimie organique II de l'Université technique de Munich. Crédit :Andreas Battenberg / TUM
Les bactéries sont de plus en plus résistantes aux antibiotiques disponibles. Une équipe de chimistes de l'Université technique de Munich (TUM) a maintenant identifié des enzymes importantes dans le métabolisme des staphylocoques. Bloquer ces enzymes de manière ciblée les affame.
"La médecine a besoin de nouvelles armes contre les bactéries, " explique le professeur Stephan Sieber. " De nombreuses bactéries sont déjà résistantes aux médicaments courants. Un objectif important de la recherche est donc d'identifier de nouveaux points d'attaque."
Avec Ph.D. l'étudiant Annabelle Hoegl et son équipe à la Chaire de Chimie Organique II de l'Université Technique de Munich, le chercheur a développé une procédure pour isoler et métaboliser les enzymes qui contrôlent le métabolisme. "Si nous pouvions bloquer ces enzymes, " Stephan Sieber explique le but, "nous pourrions plus ou moins affamer les agents pathogènes."
La nouvelle méthodologie a été testée sur Staphylococcus aureus. La bactérie est répandue, avec de nombreuses espèces résistantes aux antibiotiques. Les staphylocoques comprennent des milliers de protéines. "Isoler des enzymes aux propriétés spécifiques de cette botte de foin, les identifier et enquêter sur leur fonction a représenté un véritable défi, " se souvient Sieber.
Les enzymes ciblées par l'équipe de recherche utilisent la vitamine B6 pour accélérer les réactions chimiques dans la cellule. Un composant essentiel de la vitamine B6 est le phosphate de pyridoxal, ou PLP. Sans les enzymes dépendantes du PLP, le métabolisme de la bactérie s'arrêterait, mourir de faim les micro-organismes.
Traquer les enzymes avec des marqueurs
Structure cristalline aux rayons X de l'alanine racémase de S. aureus (vert) marqué au phosphate de pyridoxal modifié (orange). Crédit :Dr Sabine Schneider / TUM
L'équipe a utilisé un phosphate de pyridoxal chimiquement modifié pour détecter de telles enzymes dépendantes du PLP. Les molécules marquées ont été ajoutées à une solution nutritive dans laquelle prolifèrent les bactéries Staphylococcus aureus.
Comme la solution ne contenait pas de PLP naturel, les enzymes dépendantes du PLP ont incorporé les marqueurs, en les utilisant pour le métabolisme. Les chimistes ont ensuite rompu les bactéries à l'aide d'ultrasons et repêché les enzymes portant les marqueurs.
Le principe de la pêche moléculaire, ou "profilage protéique, " comme on l'appelle, n'est pas complètement nouveau. Mais, les scientifiques du TUM sont les premiers à utiliser cette méthodologie pour étudier les enzymes dépendantes du PLP.
« Nous avons pu démontrer que la méthode est très efficace, " souligne Sieber. " De nombreuses enzymes physiologiquement importantes chez Staphylococcus dépendent du phosphate de pyridoxal. Nous avons isolé 73% de ces enzymes, les ont analysés par spectrométrie de masse et les ont identifiés.
En outre, l'équipe a découvert des enzymes dépendantes du PLP jusqu'alors inconnues et a déchiffré leurs fonctions. "Nous avons ainsi découvert un trésor inexploité dans notre recherche de nouvelles cibles antibiotiques, " dit le chimiste.
Cette connaissance peut maintenant être utilisée pour développer de nouveaux agents actifs contre les bactéries. A l'étape suivante, les chercheurs espèrent étudier plus en détail les fonctions des enzymes et déterminer comment le métabolisme des bactéries peut être bloqué de manière ciblée sans endommager les cellules humaines saines.
