Lekarze i naukowcy od dawna szukają w świecie przyrody substancji chemicznych, które mogą poprawić ludzkie zdrowie. Jednak ewolucyjna selekcja wzmocniła wirusy, bakterie i pasożyty. Ta rozbieżność zainspirowała chemików z Uniwersytetu Tokijskiego do zmiany antybiotyku Gramicidin A, aby był bardziej wszechstronny w zastosowaniu. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.

„Gramicydyna A” została pierwotnie znaleziona w bakteriach glebowych i stała się pierwszym antybiotykiem produkowanym na rynku we wczesnych latach czterdziestych dwudziestego wieku. Obecnie lekarze nadal przepisują go w postaci kremu lub kropli do stosowania miejscowego w przypadku niektórych infekcji skóry, oczu i gardła. Nie można go jednak stosować jako tabletki lub zastrzyku.

Niedawno zespół z Wydziału Nauk Farmaceutycznych Uniwersytetu Tokijskiego opracował i przeanalizował ponad 4 tys. sztucznych analogów gramicydyny A.

„Gramicydyna A” to zwój piętnastu aminokwasów. Naukowcy strategicznie wybrali sześć z tych aminokwasów, które można zmienić bez utraty kluczowych aspektów normalnej struktury gramicydyny A. Każdy z tych sześciu aminokwasów można zastąpić czterema różnymi aminokwasami, aby zmienić sposób wiązania peptydów, uzyskując 4096 wariacji.

Naukowcy rozpoczęli testowanie nowych wersji gramycydyny A pod kątem aktywności przeciwko paciorkowcom, powszechnej infekcji bakteryjnej. Następnie oceniano najsilniejszych uczestników pod kątem ich potencjalnej zdolności do unikania bezkrytycznego zabijania ludzkich komórek poprzez testowanie ich reakcji z komórkami krwi królika i mysimi komórkami białaczkowymi.

Testy te zidentyfikowały około dziesięciu odmian gramicydyny A jako obiecujące leki przeciwbakteryjne przyszłości. Wyniki pozwoliły również naukowcom określić, jak określone zmiany strukturalne aminokwasów wpływają na ogólne funkcjonowanie cząsteczki. Te podstawowe informacje o budowie i funkcji mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, dlaczego i jak działają leki.