Forskning från University of Illinois i Chicago tyder på obligationens varaktighet, inte bindningstäthet, kan vara den viktigaste skillnaden mellan antibiotika som dödar bakterier och antibiotika som bara stoppar bakterietillväxt.

Medan båda typerna av antibiotika används för att behandla en mängd olika bakterieinfektioner, bakteriedödande antibiotika – de som dödar bakterier – kan tas under kortare perioder, är förknippade med lägre risk för återfall av infektioner och botar ofta infektionen mycket bättre än bakteriostatiska antibiotika.

"Bakteriostatiska antibiotika verkar genom att bromsa tillväxten av bakterieceller medan individens immunsystem bekämpar infektionen, sa Alexander Mankin, huvudförfattare till studien och chef för Center for Biomolecular Sciences i UIC College of Pharmacy. "Ofta, detta är tillräckligt för att behandla en infektion; men om immunförsvaret inte är tillräckligt starkt, infektionen kan fortsätta."

Tyvärr, inte mycket är känt om varför de ibland liknande antibiotikamolekylerna interagerar olika med bakterier i kroppen.

Mankin och hans kollegor tittade på en klass av antibiotika som kallas makrolider, som fungerar genom att binda till bakteriernas ribosom för att stoppa proteinsyntesen. Dock, medan makrolidantibiotika alla är strukturellt lika och verkar på samma molekylära mål (ribosomen), vissa är bakteriedödande och andra är bakteriostatiska.

Med hjälp av en ny teknik utvecklad av Maxim Svetlov, en postdoktor i Mankins och Nora Vázquez-Laslops labb, en docent i centrum, forskarna studerade skillnaderna mellan de bakteriostatiska och bakteriedödande makroliderna. Tekniken gör det möjligt att analysera hur tätt läkemedlen interagerar med ribosomen och att mäta hastigheten med vilken antibiotikan kan kopplas bort från målet.

"Forskare tror vanligtvis att det är tätheten i läkemedlets bindning till ribosomen som gör skillnaden mellan ett antibiotikum som dödar bakterier och ett som bara bromsar bakterietillväxt, " sade Mankin. "Därför, vi blev förvånade när vi upptäckte att tätheten av läkemedelsbindningen inte definierar läkemedlets förmåga att döda bakterier.

"Istället förstod vi att bakteriedödande läkemedel dissocierar från ribosomen i en betydligt långsammare hastighet, " sa Mankin.

Närvaron av en förlängd sidokedja i strukturen av antibiotikan fungerar "som en extra hand för att hålla fast vid ribosomen; det gör att läkemedlet binder under en längre period, säger Mankin.

Resultaten, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences , erbjuda en ny och tidigare outforskad möjlighet.

"Resultaten av denna studie tyder på att när vi talar om mekanismen för antibiotikaverkan, vi behöver prata om mer än "hur hårt" en drog binder, " Sa Mankin. "Vi måste också prata om kinetik och hastigheten för ett läkemedels dissociation från ribosomen."

Förutom att förbättra resultaten för individer som behöver antibiotikabehandling, särskilt för patienter som är nedsatt immunförsvar, Att förstå skillnaden mellan bakteriostatiska och bakteriedödande antibiotika kan också bidra till att lösa problemet med ökande antibiotikaresistens i samhället.

"Om vi ​​kan förstå dessa mekanismer, vi kanske kan minska hastigheten med vilken antibiotikaresistens utvecklas och upprepade infektioner inträffar, " sa Mankin.