Zespół niemieckich naukowców z Uniwersytetu w Tübingen i Göttingen oraz Niemieckiego Centrum Badań nad Infekcjami, zbadał sposób działania substancji, którą wytwarzają bakterie zasiedlające błonę śluzową ludzkiego nosa. Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że wytwarzana przez ten mikrobiom lugdunina oraz jej substancje pokrewne mogą być skuteczne i bezpieczne w zwalczaniu patogenów opornych na działanie wielu leków.
Lugdunina jest cyklicznym peptydem zawierającym w swej strukturze tiazolidynę, a wytwarzające ją mikroorganizmy nozdrza noszą nazwę Staphylococcus lugdunensis. Związek ten wykazuje aktywność mikromolową przeciwko patogenom, np. bakteriom Staphylococcus aureus (które są odporne na działanie półsyntetycznego antybiotyku – metycyliny). Peptyd ten zaburza dostarczanie energii do patogennej komórki bakteryjnej, powodując jej śmierć. Naukowcy zsyntetyzowali chemiczne odmiany lugduniny i określili czynniki odpowiedzialne za sposób działania tego antybiotyku.
„Każda komórka bakteryjna wymaga tzw. potencjału błonowego by móc przeżyć. Oznacza to, że patogeny potrzebują różnych stężeń cząstek naładowanych elektrycznie wewnątrz i na zewnątrz ich komórek. Lugdunina jest w stanie przenosić dodatnio naładowane jony wodorowe przez błonę, co w konsekwencji rozprasza potencjał błonowy, zaburzając dostarczanie energii, przez co komórka bakteryjna umiera.” – dr Nadine Schilling, współautorka badania
Lugdunina ma nietypową strukturę chemiczną, dzięki czemu stanowi potencjalny prototyp całkowicie nowej klasy antybiotyków. Składa się z aminokwasów połączonych wiązaniem peptydowym, posiadających w swej budowie pięcioczłonowy pierścień – tiazolidynę, która zawiera charakterystyczne wiązanie siarka-azot, przypominające zapięcie ornamentowe. Ten specyficzny rodzaj pierścienia warunkuje antybakteryjne działanie lugduniny. Aby zidentyfikować struktury odpowiedzialne za efekt antybiotykowy tego peptydu, badacze syntetyzowali liczne pochodne lugduniny, stopniowo zmieniając elementy struktury chemicznej i określając aktywność antybiotykową na każdym etapie tych zmian.
„Większość znanych antybiotyków peptydowych ma bardzo specyficzne działanie, na przykład ich struktura umożliwia im wiązanie się z enzymami i blokowanie rozwoju nowych komórek bakteryjnych. Jednak, jak pokazał test lustrzanego odbicia struktury, lugdunina jest inna. Zwykle enancjomery substancji można potraktować jak prawą i lewą rękę. I tak jak lewa ręka nie pasuje do prawej rękawicy, tak struktury będące dla siebie odbiciem lustrzanym dają różne efekty w przestrzeni. W przypadku lugduniny jest inaczej. Jej antybiotykowe działanie pozostaje niezmienione także w chemicznie zsyntetyzowanej strukturze odbicia lustrzanego. Ten brak interakcji przestrzennych jest korzystny.” – dr Nadine Schilling, współautorka badania
Aby mieć pewność, że lugdunina i jej pochodne są skuteczne i bezpieczne w leczeniu patogenów opornych na antybiotyki konieczne jest przeprowadzenie w najbliższej przyszłości rozległych badań przedklinicznych i klinicznych.
