Les antibiotiques font partie des découvertes les plus importantes de la médecine moderne et ont sauvé des millions de vies depuis la découverte de la pénicilline il y a près de 100 ans. De nombreuses maladies causées par des infections bactériennes, telles que la pneumonie, méningite ou septicémie—sont traités avec succès avec des antibiotiques. Cependant, les bactéries peuvent développer une résistance aux antibiotiques, ce qui oblige les médecins à lutter pour trouver des traitements efficaces. Les agents pathogènes qui développent une multirésistance aux médicaments et ne sont pas affectés par la plupart des antibiotiques sont particulièrement problématiques. Cela conduit à une progression sévère de la maladie chez les patients atteints, souvent avec une issue fatale. Les scientifiques du monde entier sont donc engagés dans la recherche de nouveaux antibiotiques. Des chercheurs de l'Université de Göttingen et de l'Institut Max Planck de chimie biophysique de Göttingen ont maintenant décrit une nouvelle approche prometteuse impliquant des «antivitamines» pour développer de nouvelles classes d'antibiotiques. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Chimie Biologie .

Les antivitamines sont des substances qui inhibent la fonction biologique d'une véritable vitamine. Certains antivitamines ont une structure chimique similaire à celle de la vitamine elle-même dont ils bloquent ou restreignent l'action. Pour cette étude, L'équipe du professeur Kai Tittmann du Göttingen Center for Molecular Biosciences de l'Université de Göttingen a collaboré avec le groupe du professeur Bert de Groot de l'Institut Max Planck de chimie biophysique de Göttingen et du professeur Tadgh Begley de la Texas A&M University (États-Unis). Ensemble, ils ont étudié le mécanisme d'action au niveau atomique d'une antivitamine naturelle de la vitamine B1. Certaines bactéries sont capables de produire une forme toxique de cette vitamine B1 vitale pour tuer les bactéries concurrentes. Cette antivitamine particulière n'a qu'un seul atome en plus de la vitamine naturelle dans un endroit apparemment sans importance et la question de recherche passionnante était de savoir pourquoi l'action de la vitamine était encore empêchée ou « empoisonnée ».

L'équipe de Tittmann a utilisé la cristallographie des protéines à haute résolution pour étudier comment l'antivitamine inhibe une protéine importante du métabolisme central des bactéries. Les chercheurs ont découvert que la « danse des protons, ' qui peut normalement être observé dans les protéines fonctionnelles, cesse presque complètement de fonctionner et la protéine ne fonctionne plus. "Un seul atome supplémentaire dans l'antivitamine agit comme un grain de sable dans un système d'engrenage complexe en bloquant sa mécanique finement réglée, " explique Tittmann. Il est intéressant de noter que les protéines humaines sont capables de supporter relativement bien l'antivitamine et de continuer à travailler. Le chimiste de Groot et son équipe ont utilisé des simulations informatiques pour découvrir pourquoi il en est ainsi. " Les protéines humaines non plus ne le font pas. ne se lient pas du tout à l'antivitamine ou de telle manière qu'ils ne soient pas « empoisonnés », " explique le chercheur Max Planck. La différence entre les effets de l'antivitamine sur les bactéries et sur les protéines humaines ouvre la possibilité de l'utiliser comme antibiotique dans le futur et ainsi de créer de nouvelles alternatives thérapeutiques.