En kraftfull ny insikt, kopplat till nya studier av Monash Biomedicine Discovery Institute (BDI), har gett en ny förståelse för glykopeptidantibiotika (GPA) biosyntes som gör att nya GPA kan tillverkas och testas i laboratoriet. Detta är avgörande i strävan efter att utveckla nya antibiotika för att hålla jämna steg med de ständigt utvecklande "superbuggarna" som fortsätter att utgöra ett allvarligt hot mot den globala folkhälsan.

Leds av docent Max Cryle, det senaste fyndet, publiceras i Angewandte Chemie International Edition , visar för första gången, hur ett brett utbud av nya GPA:er kan göras genom att kombinera det naturliga biosyntesmaskineriet och kemiska modifieringar. Detta kommer nu att möjliggöra upptäckt och utveckling av nya antibiotika för klinisk användning och är en väg som snabbt eftersträvas.

Denna studie bygger på resultaten av två ytterligare studier publicerade i The Journal of Organic Chemistry and Organic Letters , som först avslöjade hur man effektivt använder GPA-enzymer i den konstgjorda miljön i laboratoriet för att göra GPAs effektivt och utforska gränserna för dessa enzymer.

GPA är en viktig klass av antibiotika, används ofta som sista utväg mot resistenta bakterier. Vancomycin, till exempel, används för att bekämpa infektion av den dödliga Staphylococcus aureus (gyllene staph). Dessa antibiotika är komplexa peptider som produceras naturligt av bakterier, och tillverkas fortfarande kommersiellt på detta sätt på grund av komplexiteten med att göra dessa rent på kemisk väg. Ända tills nu, detta har satt gränser för de förändringar som kan göras av antibiotika, tillåter endast mindre ändringar.

"Naturen har utvecklat några mycket effektiva antibiotika, men vi har tidigare varit begränsade i hur vi kan ändra dessa för att förbättra deras aktivitet och slå motstånd. Nu, genom att kombinera naturliga enzymer med syntetisk kemi kan vi utforska nya antibiotika som aldrig har gjorts tidigare. Detta ger oss en viktig fördel i kampen för att övervinna resistenta bakterier i denna viktiga antibiotikaklass, " sa docent Cryle.

Nära relaterat till detta, ett ytterligare samarbete publicerat förra året i Naturkommunikation , undersökte biosyntesen av kistamicin, en ovanlig GPA, som nyligen har visat sig vara ett effektivt antibiotikum med en helt ny mekanism för att döda bakterier. Denna studie belyser vikten av att kunna förändra strukturerna för GPA för att kunna göra nya antibiotika och hur nya mekanismer för antibiotikaaktivitet kan hittas även med befintliga antibiotikaklasser.

För att markera denna punkt, ytterligare banbrytande arbete av Cryle Lab har lett till utvecklingen av en ny typ av antibiotika baserad på GPA som fungerar på ett helt annat sätt än dessa nuvarande kliniska antibiotika. Nu föremål för ett nyligen inlämnat provisoriskt patent, dessa nya antibiotika verkar inte genom att direkt döda bakterier – istället, de hjälper till att hitta superbugginfektioner hos en patient och, när de väl har hittat dem, - sedan aktivera deras immunförsvar för att effektivt rensa bort infektionen.