Duas novas descobertas do laboratório da Universidade Estadual de Iowa de Edward Yu estão aumentando a compreensão científica de como as bactérias resistem aos antibióticos.

Yu e seu grupo de pesquisa acabaram de descrever duas estruturas e mecanismos - bombas de efluxo e paredes celulares reforçadas - que certas bactérias causadoras de doenças usam para manter os antibióticos longe. Esse entendimento pode um dia levar a novos tratamentos que desabilitem as estruturas e restaurem a eficácia dos medicamentos.

"Nós estudamos muitas bombas de efluxo para entender a resistência aos antibióticos, "disse Yu, um professor do estado de Iowa com nomeações em física e astronomia; química; bioquímica, biofísica e biologia molecular; e o Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA. “A remodelação da parede celular também é um mecanismo importante para atuar contra as drogas antibacterianas.

"A estrutura e o mecanismo dependem da bactéria de que você está falando - e a bactéria encontrará uma maneira."

Duas revistas acabaram de publicar as últimas descobertas do grupo de pesquisa de Yu:

1. Um artigo publicado online por Nature Communications descreve como o Campylobacter jejuni bactéria, que causa inflamação do trato digestivo (enterocolite) e diarreia associada, usa uma bomba de efluxo de três moléculas para expelir drogas antibacterianas. O projeto é uma colaboração de Yu; Yeon-Kyun Shin, Roy J. Carver, professor de bioquímica do estado de Iowa, Biofísica e Biologia Molecular; e Qijing Zhang, um reitor associado de medicina veterinária do estado de Iowa e a cadeira dotada de pesquisa veterinária do Dr. Frank K. Ramsey. Chih-Chia "Jack" Su, um cientista associado do estado de Iowa; Linxiang Yin, um estudante graduado do estado de Iowa; e Nitin Kumar, um estudante de doutorado do estado de Iowa; são os primeiros autores.

   Estudos anteriores relataram que as três moléculas da bomba funcionavam em rotação sincronizada - uma molécula acessando, uma molécula de ligação e uma molécula de extrusão - para bombear antibióticos da célula. O grupo de pesquisa de Yu descobriu que cada parte da bomba funcionava independentemente das outras, essencialmente criando três bombas em uma estrutura.

   "As três bombas independentes tornam-na uma bomba de efluxo multifármaco mais poderosa, "Yu disse.

2. Um artigo publicado online pela Proceedings of the National Academy of Sciences A primeira edição descreve como o Burkholderia multivorans bactéria, que pode causar pneumonia em pessoas com deficiências imunológicas ou doenças pulmonares, como fibrose cística, é capaz de remodelar e fortalecer sua parede celular, fechando a porta para uma variedade de drogas antimicrobianas. Kumar e Su são os primeiros autores.

   O artigo se concentra em como essas bactérias transportam compostos lipídicos hopanoides para as membranas celulares externas. Os compostos contribuem para a estabilidade e rigidez da membrana.

"No geral, nossos dados sugerem um novo mecanismo para o transporte de hopanoide envolvido na remodelação da parede celular, que é fundamental para mediar a resistência a múltiplas drogas em Burkholderia , "os autores escreveram em um resumo do projeto.

Bolsas do National Institutes of Health apoiaram ambos os estudos. Doações do Departamento de Energia dos EUA também apoiaram o ultrabrilhante, experimentos de raios X de alta energia na Advanced Photon Source no Argonne National Laboratory em Illinois.

Yu e seu grupo de pesquisa têm uma longa história de sucesso no uso de cristalografia de raios-X para descrever e compreender a estrutura das bombas, transportadores e reguladores em bactérias. Uma galeria no site de seu grupo de pesquisa mostra diagramas de fitas de 21 estruturas diferentes.

Por causa da contribuição significativa de Yu para a compreensão da resistência antimicrobiana em bactérias, a Academia Americana de Microbiologia o elegeu como bolsista da academia no início deste ano.

Com essa compreensão abrangente das estruturas e mecanismos por trás da resistência bacteriana aos antibióticos, Yu disse que seu grupo de pesquisa está começando a estudar como as bombas e os transportadores podem ser desligados.

"Estamos tentando encontrar um composto inibidor, "Yu disse." Estamos pensando em fazer um pouco mais de ciência translacional. Temos muitas informações valiosas sobre a estrutura e a função dessas bombas. Por que não usar? "