Onderzoekers van het Biomedicine Discovery Institute (BDI) van de Monash University hebben de eerste structuur met hoge resolutie gemaakt die een cruciaal onderdeel van de 'superbug' Pseudomonas aeruginosa weergeeft, door de WHO geclassificeerd als de grootste bedreiging voor de menselijke gezondheid. De afbeelding identificeert de 'nanomachine' die door de zeer virulente bacteriën wordt gebruikt om toxines af te scheiden, de weg wijzen voor medicijnontwerp dat hierop is gericht.

P. aeruginosa is een van een aantal bacteriën die een alarmerende resistentie ontwikkelen tegen meerdere geneesmiddelen, zorgen wereldwijd over de opkomst van pan-resistente organismen.

De virulentie ervan is grotendeels te danken aan het vermogen van de bacteriën om een ​​reeks toxines en enzymen uit te scheiden die de gastheeromgeving infecteren.

In een artikel dat deze week is gepubliceerd in het online tijdschrift mBio , BDI-onderzoekers onderzochten een eiwit-nanomachine op het oppervlak van de bacteriële cellen die verantwoordelijk zijn voor de afscheiding van deze toxines. De nanomachine, het type II-secretiesysteem genoemd, is verantwoordelijk voor de afscheiding van de meest giftige virulentiefactor van P. aureginosa, Exotoxine A.

"Dit is de eerste keer dat we hebben gezien hoe Pseudomonas aeruginosa dit belangrijke toxine afscheidt, " zei eerste auteur dr. Iain Hay.

"Dit soort eerste blik is opwindend en vertelt ons dat de volgende stap van het ontwerpen van medicijnen haalbaar kan zijn, " hij zei.

"Als je de structuur kent van deze porie in het bacteriële membraan dat de gifstoffen wegpompt die belangrijk zijn voor virulentie, je zou een moleculaire 'kurk' kunnen ontwerpen om het aan te sluiten."

Een dergelijk medicijn zou mogelijk de virulentie kunnen verminderen door de afscheiding van toxines te stoppen, terwijl andere medicijnen de infectie zelf opruimden, zei dokter Hay.

De onderzoekers, onder leiding van Monash BDI's professor Trevor Lithgow, gebruikte geavanceerde elektronenmicroscopie gebaseerd op het Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy (Monash University) om de poriën van de nanomachine te visualiseren. Ze gebruikten tienduizenden afbeeldingen gemaakt door de microscoopstraal om een ​​bijna-atomaire resolutie 3D-kaart van de 14 nanometer porie te reconstrueren. Een nanometer is een miljoenste van een millimeter.

"De Titan Krios-microscoop in Monash stelde ons in staat om belangrijke moleculaire details van deze nanomachine te zien die al tientallen jaren ongrijpbaar zijn gebleken, ' zei dokter Hay.

De door de onderzoekers ontwikkelde methodologie zou van toepassing zijn op andere gerelateerde nanomachines op het oppervlak van bacteriën, hij zei.