Selon des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago, les antibiotiques utilisés pour traiter les infections bactériennes courantes, comme la pneumonie et la sinusite, peuvent également être utilisés pour traiter des maladies humaines, comme le cancer. Du moins en théorie.
Comme indiqué dans un nouveau Communications de la nature étude, l’équipe de l’UIC College of Pharmacy a montré dans des expériences de laboratoire que les ribosomes eucaryotes peuvent être modifiés pour répondre aux antibiotiques de la même manière que les ribosomes procaryotes.
Les champignons, les plantes et les animaux – comme les humains – sont des eucaryotes; ils sont constitués de cellules qui ont un noyau clairement défini. Les bactéries, en revanche, sont des procaryotes. Ils sont constitués de cellules qui n’ont pas de noyau et ont une structure, une taille et des propriétés différentes. Les ribosomes des cellules eucaryotes et procaryotes, responsables de la synthèse protéique nécessaire à la croissance et à la reproduction cellulaires, sont également différents.
“Certains antibiotiques, utilisés pour traiter les infections bactériennes, fonctionnent de manière intéressante. Ils se lient au ribosome des cellules bactériennes et inhibent très sélectivement la synthèse des protéines. Certaines protéines peuvent être fabriquées, mais d’autres ne le sont pas”, a déclaré Alexander Mankin, le Alexander Neyfakh Professeur de chimie médicinale et de pharmacognosie au Collège de pharmacie de l’UIC et auteur principal de l’étude. “Sans ces protéines, les bactéries meurent.”
Lorsque les gens utilisent des antibiotiques pour traiter une infection, les cellules du patient ne sont pas affectées car les médicaments ne sont pas conçus pour se lier aux ribosomes de formes différentes des cellules eucaryotes.
“Parce qu’il existe de nombreuses maladies humaines causées par l’expression de protéines indésirables – c’est courant dans de nombreux types de cancer ou de maladies neurodégénératives, par exemple – nous voulions savoir s’il serait possible d’utiliser un antibiotique pour arrêter une cellule humaine. de fabriquer les protéines indésirables, et seulement les protéines indésirables », a déclaré Mankin.
Pour répondre à cette question, Mankin et le premier auteur de l’étude Maxim Svetlov, professeur assistant de recherche au département des sciences pharmaceutiques, se sont tournés vers la levure, un eucaryote avec des cellules similaires à des cellules humaines.
L’équipe de recherche, qui comprenait des partenaires d’Allemagne et de Suisse, a exécuté un “truc cool”, a déclaré Mankin. “Nous avons conçu le ribosome de levure pour qu’il ressemble davantage à une bactérie.”
L’équipe de Mankin et Svetlov a utilisé la biochimie et la génétique fine pour modifier un nucléotide de plus de 7000 dans l’ARN ribosomal de levure, ce qui était suffisant pour fabriquer un antibiotique macrolide – une classe commune d’antibiotiques qui agit en se liant aux ribosomes bactériens – agit sur la levure ribosome. À l’aide de ce modèle de levure, les chercheurs ont appliqué le profilage génomique et l’analyse structurelle à haute résolution pour comprendre comment chaque protéine de la cellule est synthétisée et comment le macrolide interagit avec le ribosome de levure.
“Grâce à cette analyse, nous avons compris qu’en fonction de la signature génétique spécifique d’une protéine – la présence d’une” bonne “ou” mauvaise “séquence – le macrolide peut arrêter sa production sur le ribosome eucaryote ou non”, a déclaré Mankin. “Cela nous a montré, conceptuellement, que les antibiotiques peuvent être utilisés pour inhiber sélectivement la synthèse des protéines dans les cellules humaines et utilisés pour traiter les troubles humains causés par de” mauvaises “protéines.”
Les expériences des chercheurs de l’UIC fournissent une base de départ pour de nouvelles études. “Maintenant que nous savons que les concepts fonctionnent, nous pouvons rechercher des antibiotiques capables de se lier dans les ribosomes eucaryotes non modifiés et les optimiser pour n’inhiber que les protéines qui sont mauvaises pour un humain”, a déclaré Mankin.
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