Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um método para alterar uma classe de antibióticos, usando organismos microscópicos que produzem esses compostos naturalmente.
As descobertas, publicadas em 25 de julho na Química da Naturezapoderia levar a uma produção mais eficiente de antibióticos que são eficazes contra bactérias resistentes a medicamentos.
A equipe começou com um microorganismo geneticamente programado para produzir o antibiótico eritromicina.
Cientistas do Instituto de Química Orgânica e Biologia Química da Universidade Goethe, na Alemanha, questionaram se o sistema poderia ser geneticamente alterado para montar o antibiótico com um átomo de flúor adicional, que muitas vezes pode melhorar as propriedades farmacêuticas.
“Estávamos analisando a síntese de ácidos graxos há vários anos quando identificamos uma parte de uma proteína de camundongo que acreditávamos que poderia ser usada para a biossíntese direcionada desses antibióticos modificados, se adicionada a um sistema biológico que já pode produzir o composto nativo”, disse Martin Grininger, professor de química biomolecular na Goethe University.
Trabalhando com o laboratório de David Sherman na Universidade de Michigan, especializado neste sistema de montagem biológica, a equipe usou a engenharia de proteínas para substituir uma parte do maquinário nativo do sistema pelo gene do camundongo funcionalmente semelhante.
“É como tirar uma peça do motor de um Mercedes e colocá-la em um Porsche para fazer um motor híbrido melhor. Você obtém um motor Porsche que pode fazer coisas novas e funciona ainda melhor”, disse Sherman, membro do corpo docente da UM Life Instituto de Ciências e professor de química medicinal na Faculdade de Farmácia.
“Agora podemos aproveitar essa engenharia de proteínas para fazer novos compostos que tenham esse átomo de flúor muito desejável, que os químicos têm lutado para adicionar aos antibióticos macrólidos há muito tempo”.
A razão pela qual esse átomo de flúor adicionado é tão desejável é que ele muda não apenas a estrutura do produto final, mas também a capacidade do produto de matar bactérias e funcionar com segurança em pacientes.
A eritromicina funciona ligando-se e bloqueando a atividade do ribossomo bacteriano, que é essencial para a sobrevivência das bactérias. Algumas bactérias desenvolveram formas de impedir essa ligação, tornando-as resistentes ao tratamento com antibióticos. Alterar a estrutura do antibiótico com um átomo de flúor supera essa vantagem evolutiva, restaurando a capacidade do composto de combater bactérias.
Embora os químicos tenham desenvolvido métodos para adicionar o flúor sinteticamente, o processo é árduo e requer o uso de reagentes químicos tóxicos. O novo método biossintético desenvolvido pelos pesquisadores da Goethe University e UM supera esses desafios.
“É um desenvolvimento muito emocionante, porque podemos contornar todas as etapas sintéticas demoradas e produtos químicos perigosos”, disse Sherman. “Nós mostramos que basicamente podemos reprogramar um organismo para fazer o produto fluorado diretamente.”
Os pesquisadores destacam que os compostos fluorados ainda estão a alguns anos de estarem disponíveis na clínica. Mas as descobertas oferecem um caminho mais eficiente para o desenvolvimento de novos antibióticos e até mesmo medicamentos antivirais e anticancerígenos.
“Nossa abordagem provou ser bem-sucedida em um pequeno conjunto de antibióticos, mas pode ser usada para desenvolver uma ampla gama de produtos farmacêuticos com uso mínimo de produtos químicos tóxicos e subprodutos”, disse Grininger.
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Volkswagen, o programa LOEWE do estado de Hesse e os Institutos Nacionais de Saúde.
Outros autores do estudo são: Alexander Rittner, Mirko Joppe, Lara Maria Mayer, Simon Reiners, Elia Heid e Dietmar Herzberg do Buchmann Institute for Molecular Life Sciences, Goethe University Frankfurt, Alemanha; e Jennifer Schmidt do Instituto de Ciências da Vida da Universidade de Michigan.