Antibiotika er blandt de vigtigste opdagelser inden for moderne medicin og har reddet millioner af liv siden opdagelsen af penicillin for næsten 100 år siden. Mange sygdomme forårsaget af bakterielle infektioner - såsom lungebetændelse, meningitis eller septikæmi - behandles med succes med antibiotika. Bakterier kan dog udvikle resistens over for antibiotika, som så efterlader læger, der kæmper for at finde effektive behandlinger. Særligt problematiske er patogener, som udvikler resistens mod flere lægemidler og ikke påvirkes af de fleste antibiotika. Dette fører til alvorlig sygdomsprogression hos berørte patienter, ofte med dødelig udgang. Forskere over hele verden er derfor engageret i jagten på nye antibiotika. Forskere ved Universitetet i Göttingen og Max Planck Instituttet for Biofysisk Kemi Göttingen har nu beskrevet en lovende ny tilgang, der involverer "antivitaminer" til at udvikle nye klasser af antibiotika. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Chemical Biology.
Antivitaminer er stoffer, der hæmmer den biologiske funktion af et ægte vitamin. Nogle antivitaminer har en lignende kemisk struktur som dem af det faktiske vitamin, hvis virkning de blokerer eller begrænser. Til denne undersøgelse arbejdede professor Kai Tittmanns team fra Göttingen Center for Molecular Biosciences ved universitetet i Göttingen sammen med professor Bert de Groots gruppe fra Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen og professor Tadgh Begley fra Texas A&M University (USA). Sammen undersøgte de virkningsmekanismen på atomniveau af et naturligt forekommende antivitamin af vitamin B1. Nogle bakterier er i stand til at producere en giftig form af dette vitale vitamin B1 for at dræbe konkurrerende bakterier. Dette særlige antivitamin har kun et enkelt atom ud over det naturlige vitamin på et tilsyneladende uvæsentligt sted, og det spændende forskningsspørgsmål var, hvorfor vitaminets virkning stadig var forhindret eller "forgiftet."
Tittmanns team brugte højopløsningsproteinkrystallografi til at undersøge, hvordan antivitaminet hæmmer et vigtigt protein fra bakteriers centrale metabolisme. Forskerne fandt ud af, at "protonernes dans", som norm alt kan observeres i fungerende proteiner, næsten helt holder op med at fungere, og proteinet virker ikke længere. "Bare et ekstra atom i antivitaminet virker som et sandkorn i et komplekst gearsystem ved at blokere dets finjusterede mekanik," forklarer Tittmann. Det er interessant at bemærke, at humane proteiner er i stand til at klare sig relativt godt med antivitaminet og fortsætte med at virke. Kemikeren de Groot og hans team brugte computersimuleringer til at finde ud af, hvorfor det er sådan. "De menneskelige proteiner binder sig enten slet ikke til antivitaminet eller på en sådan måde, at de ikke bliver 'forgiftede'," siger Max Planck-forskeren. Forskellen mellem antivitaminets effekt på bakterier og på humane proteiner åbner muligheden for at bruge det som et antibiotikum i fremtiden og dermed skabe nye terapeutiske alternativer.
Forskningsprojektet blev finansieret af den tyske forskningsfond (DFG).
