Από την ανακάλυψη της πενικιλλίνης πριν από σχεδόν 1 αιώνα, τα αντιβιοτικά έχουν αλλάξει ριζικά τη σύγχρονη ιατρική και έχουν σώσει τη ζωή εκατομμυρίων ανθρώπων. Αρκετές λοιμώξεις που προκαλούνται από βακτήρια, όπως η πνευμονία, η μηνιγγίτιδα και η σηψαιμία, μπορούν σήμερα να αντιμετωπιστούν με τη χρήση αντιβιοτικών.

Ωστόσο, τα βακτήρια μπορούν να αναπτύξουν ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά, γεγονός που δημιουργεί ένα κενό που πρέπει να καλυφθεί με άλλες θεραπείες. Ιδιαίτερα επικίνδυνα είναι τα παθογόνα που αναπτύσσουν ανθεκτικότητα για περισσότερα του ενός φάρμακα, με αποτέλεσμα τα αντιβιοτικά να μην είναι αποτελεσματικά στην αντιμετώπισή τους. Αρκετοί ασθενείς που προσβάλλονται από τα παραπάνω παθογόνα παρουσιάζουν ταχεία επιδείνωση η οποία συχνά οδηγεί στο θάνατο.

Επιστήμονες από όλο τον κόσμο ασχολούνται σήμερα με την έρευνα για νέα αντιβιοτικά. Μία ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Göttingen και το Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen περιέγραψε προσφάτως μία νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί «αντιβιταμίνες» και μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών. Τα αποτελέσματα της παραπάνω μελέτης δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature Chemical Biology.

Οι αντιβιταμίνες είναι ουσίες που αναστέλλουν τη βιολογική λειτουργία μίας βιταμίνης. Ορισμένες αντιβιταμίνες έχουν παρόμοια χημική δομή με αυτή της βιταμίνης που αποκλείουν ή περιορίζουν. Για την έρευνά του, ο καθηγητής Kai Tittmann από το Göttingen Center for Molecular Biosciences στο Πανεπιστήμιο του Göttingen συνεργάστηκε με τον καθηγητή Tadgh Begley από το Texas A&M University στις ΗΠΑ και τον καθηγητή Bert de Groot από το Max Planck Institute for Biophysical Chemistry Göttingen. Οι τρεις επιστήμονες εξέτασαν το μηχανισμό δράσης μίας φυσικής αντιβιταμίνης για τη βιταμίνη Β1 σε ατομικό επίπεδο. Ορισμένα βακτήρια έχουν την ικανότητα να παράγουν τοξικές μορφές της βιταμίνης Β1 με σκοπό να καταστρέψουν ανταγωνιστικά βακτήρια. Η αντιβιταμίνη που εξετάστηκε έχει μόλις 1 επιπλέον άτομο σε σχέση με τη φυσική βιταμίνη Β1 σε ένα θεωρητικά ασήμαντο σημείο. Οι επιστήμονες θέλησαν, λοιπόν, να εξετάσουν γιατί η παραπάνω αντιβιταμίνη μπορεί να αναστείλει τη δράση της Β1.

Η ομάδα του Tittmann χρησιμοποίησε υψηλής ευκρίνειας κρυσταλλογραφία πρωτεϊνών και διαπίστωσε ότι η αντιβιταμίνη αναστέλλει μία σημαντική πρωτεΐνη από τον κεντρικό μεταβολισμό των βακτηρίων. Όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές, ο «χορός των πρωτονίων», ένα φαινόμενο που παρατηρείται φυσιολογικά σε λειτουργικές πρωτεΐνες, παύει εντελώς με αποτέλεσμα η πρωτεΐνη να μην είναι πλέον λειτουργική. «Μόλις 1 επιπλέον άτομο στην αντιβιταμίνη δρα ως ένα κόκκος άμμου σε ένα σύνθετο μηχανισμό γραναζιών, παρεμβαίνοντας στη λειτουργία του», εξήγησε ο Tittmann. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι ανθρώπινες πρωτεΐνες δεν επηρεάζονται από την αντιβιταμίνη και συνεχίζουν κανονικά τη λειτουργία τους. Ο de Groot και η ομάδα του χρησιμοποίησαν υπολογιστικές αναλύσεις με σκοπό να εξετάσουν τους μηχανισμούς του παραπάνω φαινομένου. «Οι ανθρώπινες πρωτεΐνες είτε δε προσδένονται καθόλου στην αντιβιταμίνη είτε προσδένονται με τέτοιο τρόπο που δεν επηρεάζεται η λειτουργία τους», εξήγησε ο καθηγητής. Οι διαφορετικές επιδράσεις της αντιβιταμίνης στα βακτήρια και τις ανθρώπινες πρωτεΐνες ανοίγει το δρόμο για την εξερεύνηση των ουσιών αυτών ως θεραπείες για την αντιμετώπιση των βακτηρίων.