Forskare från Monash Universitys Biomedicine Discovery Institute (BDI) har skapat den första högupplösta strukturen som visar en avgörande del av "superbuggen" Pseudomonas aeruginosa, klassificeras av WHO som det högsta hotet mot människors hälsa. Bilden identifierar den "nanomaskin" som används av de mycket virulenta bakterierna för att utsöndra toxiner, pekar på vägen för läkemedelsdesign med inriktning på detta.

P. aeruginosa är en av ett antal bakterier som utvecklar en alarmerande resistens mot flera läkemedel, väcker oro över hela världen om uppkomsten av pan-resistenta organismer.

Dess virulens beror till stor del på bakteriernas förmåga att utsöndra en rad toxiner och enzymer som infekterar värdmiljön.

I en artikel som publicerades denna vecka i onlinetidskriften mBio , BDI-forskare undersökte en protein nanomaskin på ytan av de bakterieceller som ansvarar för utsöndringen av dessa toxiner. Nanomaskinen, kallas typ II-sekretionssystemet, är ansvarig för utsöndringen av P. aureginosas mest toxiska virulensfaktor, Exotoxin A.

"Det här är första gången vi har sett hur Pseudomonas aeruginosa utsöndrar detta viktiga toxin, ", sa förstaförfattaren Dr Iain Hay.

"Den här typen av första titt är spännande och säger oss att nästa steg i läkemedelsdesign kan vara genomförbart, " han sa.

"Om du känner till strukturen av denna por i bakteriemembranet som pumpar ut de toxiner som är viktiga för virulens, du kan designa en molekylär "kork" för att plugga den."

Ett sådant läkemedel skulle potentiellt kunna minska virulensen genom att stoppa utsöndringen av toxiner medan andra droger arbetade för att rensa bort själva infektionen, sa Dr Hay.

Forskarna, ledd av Monash BDI:s professor Trevor Lithgow, använde banbrytande elektronmikroskopi baserad på Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy (Monash University) för att visualisera nanomaskinporen. De använde tiotusentals bilder skapade av mikroskopets stråle för att rekonstruera en nästan atomär upplösning 3-D karta över 14 nanometer poren. En nanometer är en miljondels millimeter.

"Titan Krios-mikroskopet vid Monash tillät oss att se viktiga molekylära detaljer hos denna nanomaskin som har visat sig svårfångade i årtionden, " sa Dr Hay.

Metodiken som utvecklats av forskarna skulle kunna tillämpas på andra relaterade nanomaskiner för bakterieyta, han sa.