Pesquisadores da Universidade Nacional Australiana (ANU) descobriram um passo fundamental na forma como as bactérias adquirem resistência aos medicamentos, abrindo caminho para novos antibióticos e tratamentos.

O estudo, publicado na revista Nature Microbiology, desvendou como a bomba de efluxo AcrAB-TolC, encontrada na membrana externa de muitas bactérias, muda sua forma para exportar medicamentos e fornecer resistência.

A equipe internacional usou microscopia crioeletrônica para obter imagens da estrutura atômica da bomba, fornecendo a resposta há muito procurada sobre como ela se abre para permitir o efluxo de antibióticos.

Compreender o mecanismo da bomba AcrAB-TolC abre caminho para tratamentos potenciais que poderiam reverter a resistência bacteriana aos medicamentos.

A bomba bacteriana consiste na proteína de fusão da membrana, AcrA, no transportador multidrogas, AcrB, e no canal da membrana externa, TolC.

AcrB contém dois compartimentos em forma de funil que se ligam e exportam os antibióticos.

Quando os antibióticos entram no primeiro compartimento, o funil muda de formato, o que permite que os antibióticos sejam passados ​​para o segundo funil para serem exportados da célula.

Para compreender as mudanças estruturais necessárias para bombear os medicamentos para fora da célula, os investigadores usaram nanodiscos, que são pequenos discos de membrana lipídica, para estabilizar os diferentes componentes da bomba no seu ambiente nativo.

Eles encontraram uma série de intermediários que revelam como os dois compartimentos do AcrB se deformam para permitir que os antibióticos sejam movidos de um funil para outro.

A professora Michelle Chang, da Escola de Pesquisa de Química da ANU e do Centro de Excelência em Imagem Molecular Avançada ARC, disse:"A bomba AcrAB-TolC é notoriamente difícil de estudar devido à sua natureza dinâmica e instabilidade quando removida da membrana celular.

“Ser capaz de gerar intermediários estáveis ​​e observar as mudanças estruturais em tempo real usando crio-EM nos permitiu compreender o mecanismo da bomba como nunca antes.

“Isto abre o potencial para inibir a sua função e bloquear o efluxo de antibióticos, essencialmente restaurando a eficácia dos medicamentos”.

A Dra. Emma Taylor, da Escola de Pesquisa de Química da ANU, disse:“O uso de nanodiscos nos permitiu obter novos insights sobre como funcionam esses complexos de proteínas de membrana.

"Este estudo não apenas fornece uma riqueza de conhecimento sobre este complexo de bomba específico, mas também introduz metodologias que podem ser aplicadas a uma ampla gama de proteínas de membrana multicomponentes."

A equipe de pesquisa incluiu cientistas da ANU, da Universidade de Melbourne e da Universidade de Illinois em Chicago.