Antibiotika är bland de viktigaste upptäckterna av modern medicin och har räddat miljontals liv sedan upptäckten av penicillin för nästan 100 år sedan. Många sjukdomar orsakade av bakterieinfektioner - såsom lunginflammation, hjärnhinneinflammation eller septikemi - behandlas framgångsrikt med antibiotika. Dock, bakterier kan utveckla resistens mot antibiotika som sedan låter läkare kämpa för att hitta effektiva behandlingar. Särskilt problematiska är patogener som utvecklar resistens mot flera läkemedel och påverkas inte av de flesta antibiotika. Detta leder till allvarlig sjukdomsprogression hos drabbade patienter, ofta med dödlig utgång. Forskare över hela världen är därför engagerade i sökandet efter nya antibiotika. Forskare vid universitetet i Göttingen och Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen har nu beskrivit ett lovande nytt tillvägagångssätt som involverar "antivitaminer" för att utveckla nya klasser av antibiotika. Resultaten publicerades i tidningen Natur kemisk biologi .

Antivitaminer är ämnen som hämmar den biologiska funktionen hos ett äkta vitamin. Vissa antivitaminer har en liknande kemisk struktur som de av det faktiska vitaminet vars verkan de blockerar eller begränsar. För denna studie, Professor Kai Tittmanns team från Göttingen Center for Molecular Biosciences vid University of Göttingen arbetade tillsammans med professor Bert de Grootes grupp från Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen och professor Tadgh Begley från Texas A&M University (USA). Tillsammans undersökte de verkningsmekanismen på atomnivå för ett naturligt förekommande antivitamin av vitamin B1. Vissa bakterier kan producera en giftig form av detta viktiga vitamin B1 för att döda konkurrerande bakterier. Just detta antivitamin har bara en enda atom förutom det naturliga vitaminet på en till synes oviktig plats och den spännande forskningsfrågan var varför vitaminets verkan fortfarande förhindrades eller 'förgiftades'.

Tittmanns team använde högupplöst proteinkristallografi för att undersöka hur antivitamin hämmar ett viktigt protein från den centrala metabolismen av bakterier. Forskarna fann att protonens dans, 'som normalt kan observeras i fungerande proteiner, slutar nästan helt att fungera och proteinet fungerar inte längre. "Bara en extra atom i antivitaminet fungerar som ett sandkorn i ett komplext växelsystem genom att blockera dess finjusterade mekanik, "förklarar Tittmann. Det är intressant att notera att mänskliga proteiner klarar relativt bra av antivitaminet och fortsätter att arbeta. Kemisten de Groot och hans team använde datasimuleringar för att ta reda på varför det är så." De mänskliga proteinerna antingen inte binda till antivitaminet alls eller på ett sådant sätt att de inte 'förgiftas', "säger Max Planck -forskaren. Skillnaden mellan antivitaminets effekter på bakterier och på mänskliga proteiner öppnar möjligheten att använda det som ett antibiotikum i framtiden och därmed skapa nya terapeutiska alternativ.