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Nova abordagem, nova vida a um antigo antibiótico: Gramicidina A

Nova abordagem, nova vida a um antigo antibiótico: Gramicidina A

Uma equipe de químicos da Universidade de Tóquio desenvolveu 10 novas formas artificiais de um antigo antibiótico chamado gramicidina A, que parecem ser drogas mais fortes e seguras para uso em humanos.

Crédito da imagem: Michael H / Getty Images.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista Nature Communications .

À medida que a resistência bacteriana aos antibióticos cresce continuamente, os pesquisadores estão se concentrando em encontrar compostos antibacterianos aprimorados. Os cientistas estão constantemente trabalhando em estratégias para aprimorar e transformar produtos naturais para melhorar a saúde humana.

A Gramicidina A é um dos antibióticos mais antigos do mundo. Após sua descoberta em bactérias do solo em 1939, a gramicidina A se tornou o primeiro antibiótico a ter uso comercial. Seu sucesso inicial abriu caminho para que os cientistas desenvolvessem a penicilina e deu início à era dos antibióticos.

Atualmente, os médicos prescrevem a gramicidina A como ingrediente em cremes ou colírios tópicos para tratar feridas superficiais infectadas e infecções nos olhos, nariz e garganta.

É adequado apenas para uso externo porque uma ingestão significativa pode causar a degradação dos glóbulos vermelhos e pode ser tóxica para órgãos como os rins e o fígado .

Gramicidina Um método de ação

A gramicidina A mata as bactérias forçando-se através da membrana celular, uma camada que separa fisicamente os componentes da célula do ambiente externo. Ao fazer isso, ele faz com que o conteúdo da célula vaze e o conteúdo circundante vaze através de túneis de tamanho nanométrico chamados canais iônicos.

Desta forma, a gramicidina A destrói as células bacterianas. No entanto, tem o mesmo efeito nas células humanas.

A forma como a gramicidina A produz esses poros semelhantes a canais iônicos atraiu um interesse significativo da comunidade científica porque os canais iônicos são abundantes na natureza.

Os canais iônicos humanos desempenham uma ampla gama de papéis vitais no corpo, desde a manutenção da pressão arterial até a moderação da função cerebral. A interrupção dos canais iônicos influencia negativamente a capacidade das células de controlar seu ambiente interno.

Os cientistas desenvolveram aproximadamente 350 versões artificiais da gramicidina A nos últimos 80 anos, todas com propriedades comparáveis ​​às do original e, portanto, inadequadas para uso em humanos.

Nova abordagem para gramicidina A

No presente estudo, químicos da Escola de Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Tóquio e do Instituto de Micologia Médica da Universidade Teikyo, ambos no Japão, projetaram, construíram e analisaram quase 4.100 variações da gramicidina A. Eles esperavam criar uma droga melhor e mais segura .

Os cientistas relatam que a gramicidina A é uma espiral de 15 aminoácidos. Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas.

Em seus experimentos, a equipe selecionou estrategicamente seis desses aminoácidos que podem sofrer alteração sem afetar aspectos críticos da estrutura da gramicidina A.

Era possível trocar cada um desses seis aminoácidos por quatro aminoácidos alternativos. Isso levou a um total de 4.096 variações.

A equipe empregou uma técnica de síntese de " uma esfera, um composto ", na qual pequenas esferas de vidro servem como base para anexar o primeiro aminoácido. Os pesquisadores montaram o peptídeo adicionando mais aminoácidos, um de cada vez.

“Normalmente, a síntese de produtos naturais é uma tarefa muito difícil e complicada. Existem muitas etapas para fazer essas moléculas grandes e, no final, os rendimentos sintéticos são muito baixos, portanto, abordagens sintéticas como a síntese de um composto de uma esfera que usamos ainda são incomuns com produtos naturais ”, diz Hiroaki Itoh, assistente professor e coautor do estudo.

Depois de completar a síntese, os cientistas colocaram cada uma das contas em um recipiente separado e avaliaram a função de suas novas variações de gramicidina A.

“Na verdade, esta foi uma operação totalmente manual. Foi uma luta para a aluna responsável pelo projeto, mas ela é uma trabalhadora muito esforçada e fez uma grande conquista com essa pesquisa. Considerando o cronograma normal da química de produtos naturais, isso foi rápido ”, diz Itoh.

A estudante, Yuri Takada, principal autor do artigo de pesquisa, concluiu seu doutorado e atualmente é pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

Em seguida, os cientistas começaram a testar suas novas variações de gramicidina A para atividade contra cepas de bactérias Streptococcus que são responsáveis ​​por muitas infecções bacterianas. As infecções estreptocócicas causam muitas doenças, incluindo faringite estreptocócica e pneumonia.

Antibiótico reprojetado seguro e forte

Os cientistas então testaram as novas versões de gramicidina A com melhor desempenho para segurança. Eles avaliaram como estes interagiram com células do sangue de coelho e células de leucemia de camundongo.

Seus testes laboratoriais preliminares identificaram 10 variações da gramicidina A como potenciais futuros medicamentos antibacterianos.

As descobertas também permitiram aos cientistas determinar como as mudanças estruturais específicas nos aminoácidos afetam a função geral da molécula. Eles descobriram que, embora todas as 10 variações compartilhem uma função de canal iônico semelhante, eles têm efeitos diferentes nas células.

A equipe também avaliou a capacidade de formação de canais de íons dessas novas versões de alto desempenho da gramicidina A. Embora essas versões fossem menos prejudiciais às células de mamíferos, sua capacidade de formar canais de íons permaneceu forte.

“Há muito tempo se acredita que é muito difícil realizar a atividade formadora de canais iônicos seletivos para a espécie, mas nosso estudo mostrou que a gramicidina A pode ter uma atividade muito seletiva para bactérias”, diz Itoh.

A evidência de estrutura-função básica que a equipe demonstrou é crucial para entender por que e como os produtos farmacêuticos funcionam.

Os autores concluem em seu artigo que a abordagem que desenvolveram para este estudo “será amplamente aplicável como uma estratégia promissora para identificar as principais características estruturais e otimizar a atividade farmacologicamente favorável dos produtos naturais”.

Escrito por Dibash Kumar Das, Ph.D.- Fato verificado por Jessica Beake, Ph.D.- MedcalNewsToday

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