(Antibiotici-Immagine: gli scienziati guidati da Joshua Blodgett in Arts & Sciences hanno scoperto un potenziale candidato per lo sviluppo di farmaci dal batterio del suolo Lentzea flaviverrucosa. Credito fotografico: Sean Garcia, Washington University di St. Louis).
La domanda di nuovi antibiotici aumenta poiché le infezioni resistenti ai farmaci e quelle emergenti diventano una minaccia per la salute globale sempre più grave. I ricercatori stanno correndo per riesaminare alcuni microbi che fungono da una delle nostre fonti terapeutiche di maggior successo: gli attinomiceti.
Gli scienziati della Washington University di St. Louis e dell’Università delle Hawaii hanno scoperto un potenziale candidato per lo sviluppo di farmaci da uno di questi microbi, il batterio del suolo noto come Lentzea flaviverrucosa. Hanno riportato i loro risultati in uno studio pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences.
“Gli attinomiceti sono una rara fonte sottosfruttata di nuovi composti bioattivi”, ha affermato Joshua Blodgett , assistente Professore di biologia e co-autore corrispondente del nuovo studio. “Il nostro approccio basato sulla genomica ci ha permesso di identificare un peptide insolito per i futuri sforzi di progettazione di farmaci”.
Gli attinomiceti producono componenti bioattivi che costituiscono la base per molti farmaci clinicamente utili, in particolare antibiotici e agenti antitumorali. Dagli anni ’40, le aziende farmaceutiche hanno analizzato molti attinomiceti comuni per vedere cosa potevano produrre. Oggi, circa due terzi di tutti gli antibiotici utilizzati negli Ospedali e nelle cliniche derivano da attinomiceti.
Ma alcuni di questi microbi, noti come rari attinomiceti, sono stati catalogati, ma non studiati a fondo.
“La definizione di “raro” non è scolpita nella pietra, ma questi attinomiceti tendono ad essere più difficili da trovare in natura rispetto ad altri e possono crescere più lentamente”, ha detto Blodgett. Molti attinomiceti rari non sono stati completamente caratterizzati per la scoperta di farmaci e per scopi di biotecnologia per questi e altri motivi.
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“Tra i rari actinomiceti, la Lentzea flaviverrucosa è emersa come protagonista”, ha detto Blodgett. “Ha una biologia insolita, codifica per un’enzimologia insolita, guida la produzione di una chimica inaspettata, il tutto ospitato all’interno di un gruppo di batteri in gran parte trascurato”, ha detto.
Blodgett e i suoi collaboratori, tra cui il co-autore Shugeng Cao dell’Università delle Hawaii, hanno scoperto che questo raro actinomicete produce molecole attive contro alcuni tipi di fibrosarcoma, di cancro ovarico umano, cancro alla prostata e linee cellulari di leucemia.
Gli scienziati inizialmente hanno individuato la Lentzea flaviverrucosa quando hanno cercato attinomiceti rari con un segno distintivo genetico che indicava che possono produrre molecole di piperazile. Blodgett ha affermato che queste molecole incorporano un elemento costitutivo insolito, utile per potenziali attività simili a farmaci. Scavando più a fondo, i ricercatori hanno avuto alcune altre sorprese.
“Ad alto livello, sembrava che una regione del genoma potesse essere in grado di creare due molecole diverse. Questo è un po’ strano”, ha detto Blodgett. “Di solito, pensiamo a un cluster di geni, gruppi di geni come schemi per creare singole molecole simili a farmaci. Ma sembrava che fosse prevista quasi troppa chimica all’interno di questo singolo cluster”.
I primi indizi si sono rivelati accurati. Utilizzando una combinazione di metabolomica moderna con tecniche di biologia chimica e strutturale, Blodgett e il suo team sono stati in grado di dimostrare che questo raro actinomicete produce due diverse molecole bioattive da un unico insieme di geni, chiamato superammasso.
I superammassi sono scarsi in biologia. Questo particolare tipo di superammasso codifica per due diverse molecole che vengono successivamente saldate insieme in una reazione chimica atipica.
“La natura sta saldando due cose diverse insieme“, ha detto Blodgett. “che, a quanto pare, contro diverse linee cellulari tumorali, si trasformano in qualcosa di più potente quando si attaccano”.
