Bèta-lactam antibiotica, inclusief penicilline, behoren tot de meest gebruikte antibioticaklassen ter wereld. Hoewel ze al sinds de jaren 40 in gebruik zijn, wetenschappers begrijpen nog steeds niet helemaal wat er gebeurt als deze klasse medicijnen bacteriën tegenkomt.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Notre Dame hebben opgehelderd hoe een enzym bacteriën helpt te herstellen van schade veroorzaakt door antibiotica die niet sterk genoeg zijn om de bacteriën bij contact onmiddellijk te doden.

De studie, gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , richt zich op een enzym in de gramnegatieve bacterie Pseudomonas aeruginosa, een ziekteverwekker die longontsteking en sepsis veroorzaakt. Het enzym, genaamd lytische transglycosylase Slt, probeert snel de celwand van het organisme te herstellen, waardoor de bacterie kan overleven en de infectie onverminderd kan doorgaan.

"Het is een overlevingsstrategie, " zei Shahriar Mobashery, Navari Family Professor in Life Sciences aan de Notre Dame en hoofdauteur van de studie. "De celwand is de structurele entiteit die de hele bacterie omhult, en zijn gezondheid is van cruciaal belang voor het voortbestaan ​​van de bacteriën. Als u een medicijn heeft dat schade toebrengt aan de celwand, de bacterie kan het niet aan en gaat dood."

P. aeruginosa is een van de "nachtmerriebacteriën" die wordt benadrukt in een recent rapport van de Centers for Disease Control and Prevention. Het rapport vermeldde dat laboratoriumtests in 2017 alleen al bij 'nachtmerriebacteriën' meer dan 200 keer ongebruikelijke resistentie hadden gevonden.

De celwanden van P. aeruginosa zijn gemaakt van lange, aangrenzende eenheden die met elkaar zijn verknoopt. In aanwezigheid van een bètalactamantibioticum, de verknopingen worden niet gevormd. Echter, lange ketens van niet-verknoopte polymeren blijven, die signaleren dat de celwand beschadigd is. Dat is waar Slt om de hoek komt kijken. Het enzym herkent de schade en hakt de lange ketens van niet-verknoopte polymeren af, en het organisme herbouwt de celwand.

"Het is net alsof je naar huis rijdt en in een spatbordbuiger komt, en tegen de tijd dat je thuiskomt, uw auto is al gerepareerd, ' zei Mobashery.

Wetenschappers weten al geruime tijd van beide families van enzymen. Het team van Mobashery heeft stukjes van de celwand gesynthetiseerd en bestudeerd met Slt om te bepalen hoe het enzym het afbreekt. Ze stuurden gezuiverde Slt- en celwandmonsters naar medewerkers van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad om de structuur ervan te bepalen.

Mobashery bestudeert al 30 jaar antibioticaresistentie. Hij zei dat penicilline-bindende eiwitten al sinds de jaren zestig worden bestudeerd en lytische transglycosylasen sinds de jaren negentig, maar de vraag hoe ze samenkomen is nieuw. Vanwege antibioticaresistentie, deze bacterie is een van de moeilijkst te behandelen bacteriële pathogenen geworden.