Nuove armi nella guerra contro i microbi
NAM ha studiato i peptidi antimicrobici (AMP), che vengono prodotti da tutti gli organismi superiori, e i prodotti secondari dei microbi interni delle piante, gli endofiti. Gli endofiti vivono all'interno dei vegetali e forniscono all'ospite la protezione da vari tipi di patogeni, grazie alla produzione di composti bioattivi che potrebbero rivelarsi utili nelle terapie antibiotiche. I partner del progetto hanno sviluppato tecniche per isolare ed eseguire lo screening dei funghi endofiti, scoprendo che il maggior livello di funghi bioattivi contro il batterio dello Staphylococcus aureus è contenuto rispettivamente nelle erbe, nell'abete rosso e nel pino. Poiché i microorganismi endofitici non sono facilmente coltivabili in laboratorio, gli scienziati hanno studiato strumenti genetici che permettessero di avere accesso a fonti attive interne alle piante. A questo scopo hanno identificato una proteina antibatterica e diversi AMP di endofiti presenti nell'erica a bacche (Empetrum nigrum), nel tè del Labrador settentrionale (Rhododendron tomentosum) e nel pino silvestre (Pinus sylvestris). La loro attenzione non si è concentrata però solo sugli AMP di origine endofitica, ma anche su quelli provenienti da altri batteri e funghi, oltre che sulle molecole prodotte nell'ambito dei meccanismi di difesa dell'animale ospitante. Molti AMP di origine animale hanno la capacità di disattivare direttamente i patogeni, oltre che allertare e rafforzare il sistema immunitario. Gli scienziati hanno preso in considerazione varie classi di AMP, concentrandosi su quelle con un'ampia attività diretta alla membrana microbica e su quelle con attività selettiva contro i batteri Gram-negativi. Le varie classi comprendevano catelicidine e beta-defensine animali, defensine fungine (plectasin) e lantibiotici batterici. Le catelicidine sono un'importante famiglia di AMP presente in tutti gli animali vertebrati. Uno studio dettagliato è stato dedicato all'azione antibatterica della beta-defensina 3, che viene prodotta dalle cellule epiteliali umane e dai globuli bianchi del sangue chiamati neutrofili, che si legano ai siti ricchi di lipidi II, danneggiando le membrane citoplasmatiche microbiche. Le cellule di Staphylococcus trattate con beta-defensina 3 umana (hBD3), comunque, hanno mostrato che l'inibizione della sintesi della parete cellulare può costituire una parte significativa del processo di uccisione. I ricercatori hanno inoltre identificato nella biosintesi della parete cellulare il percorso selezionato dal plectasin, persino con una maggiore affinità con il lipide II anziché l'hBD3. Questo meccanismo è presente anche nei lantibiotici batterici e può rappresentare un aspetto importante dell'azione delle diverse classi di AMP, la cui origine va dai microorganismi ai vertebrati. Il lavoro svolto dal progetto NAM ha mostrato che le sostanze antimicrobiche naturali di varia origine interferiscono tutte con lo stesso obiettivo, il lipide II, inibendo lo stesso percorso di biosintesi della parete cellulare del patogeno Staphylococcus aureus. Queste informazioni saranno estremamente utili per lo sviluppo futuro di nuovi antibiotici e per l'identificazione di nuovi obiettivi verso cui orientarli.
