Stel je een gloednieuwe, ongeslepen potlood. Het grafiet in de kern kan niet worden gebruikt om te schrijven totdat een puntenslijper de houten punt wegkauwt.

Nu foto microcine B17, een antibioticum dat E. coli-bacteriën doodt. Voordat het wordt geactiveerd, het ligt ingebed in een structuur die een prodrug wordt genoemd, als de kern van een ongeslepen 'moleculair potlood'.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, wetenschappers van Rutgers University-New Brunswick en andere instellingen hebben een "moleculaire puntenslijper" ontdekt die de buitenste laag wegkauwt om het krachtige antibioticum vrij te maken. Hun ontdekking opent de deur naar het vinden van nieuwe antibacteriële middelen en medicijnen om toxines te bestrijden.

"We denken dat dit een gadget kan zijn dat bacteriën gebruiken om processen te activeren die sluimeren tot het juiste moment, wanneer de puntenslijper wordt aangezet en antibiotica afgeeft, " zei Konstantin Severinov, senior auteur van een nieuwe studie en hoofdonderzoeker in het Waksman Institute of Microbiology aan de Rutgers University-New Brunswick.

De wetenschappers, wiens ontdekking werd gepubliceerd in het tijdschrift Structuur , bestudeerde TldD- en TldE-bacteriële eiwitten die betrokken zijn bij het maken van microcine B17.

Veel bacteriële cellen maken inactieve verbindingen die prodrugs worden genoemd - voorlopers die in het lichaam in medicijnen veranderen, zei Severinov.

"Het is als een toekomstig medicijn en wanneer de noodzaak zich voordoet en wanneer het moeilijk wordt, het medicijn wordt geactiveerd en het is als een giftige kernkop die buiten de cel wordt geëxporteerd en zijn schadelijke buren doodt, " hij zei.

De prodrug die door de wetenschappers is onderzocht, is als een stok met twee delen, hij zei. Het kerndeel is de giftige kernkop. Een "leider" bevindt zich aan de andere kant en voorkomt dat de kernkop op het juiste moment functioneert.

"TldD, het eiwit dat we hebben bestudeerd, er zit een gaatje in net als in een oude puntenslijper, waar de prodrug wordt ingevoerd, " zei Severinov. "De puntenslijper voegt de laatste finishing touch toe, de leider kauwen, het activeren van de giftige kernkop en het uit de cel schoppen. Dus het is bijna alsof je in staat bent om giftige verbindingen te produceren, inclusief antibiotica, à la carte wanneer je ze nodig hebt."

Tld-genen komen veel voor in bacteriën, wat suggereert dat ze een belangrijke functie spelen in de bacteriële fysiologie, zegt de studie. Dat kan een rol spelen bij de kwaliteitscontrole van eiwitten en het activeren van verschillende natuurlijke producten, waaronder antibiotica, zoals microcine B17.

"Elk bacterieel genoom waarvan de sequentie tot nu toe is bepaald, heeft Tld-genen, " zei Severinov. "Niemand wist wat ze doen, en nu weten we wat ze in één geval doen, en we denken dat vergelijkbare functies de productie activeren van bioactieve verbindingen die door andere bacteriën worden gebruikt als antibiotica of toxines."

Sommige toxines kunnen op een heilzame manier worden gebruikt, hij merkte. Bijvoorbeeld, mensen gebruiken al tientallen jaren bacteriële gifstoffen om insecten te doden. En wanneer bacteriën toxines produceren die schadelijk zijn voor mensen, er zouden medicijnen kunnen worden ontwikkeld die Tld remmen en dergelijke bacteriën bestrijden.

De wetenschappers speculeren dat hun bevindingen kunnen leiden tot toekomstige toepassingen op het gebied van eiwittechnologie en synthetische biologie.