I ricercatori dell’Università di Wollongong usano l’aiuto visivo stampato in 3D per combattere la resistenza agli antibiotici
I ricercatori dell’Università di Wollongong (UOW) hanno creato un pezzo di “velcro” molecolare per attaccare una sonda luminosa a una proteina con l’aiuto di un ausilio visivo stampato in 3D. Determinate proteine segnalano la riparazione del DNA danneggiato e se i ricercatori possono capire meglio quel processo, possono essere in grado di ridurre o prevenire la resistenza agli antibiotici.
RecA è una di quelle proteine nei batteri. Quando rileva danni al DNA, valuta le riparazioni necessarie e richiede oltre 40 geni per rispondere. Ma alcuni di questi geni sono eccessivamente aggressivi nelle loro riparazioni, causando errori che non sono riconosciuti come tali. Il ricercatore di Molecular Horizons e autore principale dello studio, Dr. Harshad Ghodke, spiega: “Questi cambiamenti o mutazioni non sono più riconosciuti come errori e la nuova sequenza è replicata nelle nuove generazioni di cellule e non ritorna alla sua forma originale”.
Questo è particolarmente problematico quando si trattano infezioni batteriche. Quando gli antibiotici cercano di uccidere le cellule dei batteri, ReaC prova a salvarli e le cellule che sopravvivono possono includere mutazioni che neutralizzano gli effetti del farmaco antibiotico. Influenzare il comportamento di ReaC potrebbe ridurre notevolmente le probabilità di tali mutazioni e quindi la resistenza agli antibiotici.
Ma per influenzare il suo comportamento, i ricercatori devono capire meglio il suo comportamento e ciò si è dimostrato difficile. “RecA circonda un singolo filamento di DNA per formare un filamento che segnala la risposta SOS”, ha detto Ghodke. “In genere, i ricercatori dovrebbero allegare un tag fluorescente luminoso a RecA in modo che possano riprenderli mentre va al lavoro, ma con il tag allegato la RecA non svolge il suo lavoro molto bene e smette di funzionare come farebbe nel ambiente cellulare. “
Come soluzione, il team ha illuminato una proteina che si lega naturalmente al filamento ReaC, come spiega Ghodke: “Abbiamo usato una proteina virale che interagisce naturalmente con il filamento RecA in modo che non interferisca con il suo funzionamento, mentre illumina il filamento RecA come prende parte alla risposta al danno. “
Usando uno stratasys mojo, i ricercatori hanno stampato modelli in 3D di ReaC per aiutarli a visualizzare il modo in cui altre proteine potrebbero interagire con esso. “Sappiamo dall’imaging che facciamo che le proteine sono oggetti dinamici: se li consideriamo come strutture 3D, possiamo iniziare a visualizzare come cambiano e quali sono le cause di tali cambiamenti, portando a una comprensione più chiara di come queste proteine funzionano” riferisce il direttore degli orizzonti molecolari, il professor Antoine van Oijen. “Con una struttura fisica, è possibile vedere le interfacce e i metodi di progettazione per collegare altre proteine. Quindi, utilizzando sofisticati strumenti di imaging, possiamo realizzare cortometraggi che, per la prima volta, ci mostrano davvero come funzionano “.
La scoperta potrebbe aprire la strada a farmaci avanzati che non causano resistenza agli antibiotici. “La resistenza agli antibiotici è una sfida globale estremamente importante: non vogliamo eliminare completamente gli antibiotici perché quando funzionano sono incredibilmente efficaci. Se siamo in grado di visualizzare questi processi, possiamo quindi capire le connessioni fisiche tra le molecole e la struttura di proteine e potenzialmente progettare nuovi farmaci che impediranno alle cellule batteriche di diventare resistenti “. La stampa 3D è ideale per la prototipazione e la creazione di parti funzionali, ma a volte hai solo bisogno di un ausilio visivo e può aiutarti anche in questo.
