Nouvelles perspectives sur la résistance aux antibiotiques dans les bactéries de la tuberculose
Des recherches révèlent les mécanismes de tolérance aux antibiotiques chez les bactéries responsables de la tuberculose.
Babak Javid, J. Wu, S. Chaudhuri, S. C. Feid, M. Pan, Q. Kawaji, G. Liu
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Table des matières
La tolérance aux antibiotiques, c'est quand des bactéries survivent même avec des antibiotiques présents. Certaines bactéries sont plus sensibles aux antibiotiques à cause de leur ADN, mais elles peuvent quand même résister à ces médicaments. C'est important parce que ça complique le traitement des infections.
Un groupe de bactéries connu pour être coriace, c'est Mycobacterium tuberculosis, qui cause la tuberculose (TB). Une nouvelle forme de tolérance aux antibiotiques a été découverte chez ces bactéries, et ça concerne leur réaction à l'antibiotique Rifampicine. Ce type de tolérance s'appelle résistance phénotypique spécifique à l'ARN polymérase (RSPR). Contrairement à certaines bactéries qui se mettent dans un état de sommeil pour éviter les antibiotiques, celles avec RSPR peuvent quand même se développer même exposées à de fortes doses de rifampicine qui les tueraient normalement.
Comment ça fonctionne, RSPR
Des chercheurs ont identifié que deux principaux processus aident Mycobacterium tuberculosis à développer RSPR. Un de ces processus implique une erreur dans la façon dont les bactéries fabriquent des protéines. Normalement, les bactéries ont des équipements spécifiques pour attacher des blocs de construction à leurs machines à fabriquer des protéines. Cependant, Mycobacterium tuberculosis n'a pas certaines protéines nécessaires pour faire ça correctement. Du coup, elle utilise une méthode de contournement qui mène parfois à des erreurs quand elle ajoute des blocs, surtout autour de la glutamine et de l’asparagine.
Quand elle confond un avec l'autre, ça peut entraîner une situation où une partie critique de la cible pour la rifampicine change. Ce changement subtil permet aux bactéries de survivre même avec l'antibiotique.
Trouver des moyens de contre-attaquer
En réalisant ça, les chercheurs pensaient que s'ils pouvaient trouver des moyens d'interférer avec la façon dont Mycobacterium tuberculosis fait ces erreurs, ils pourraient augmenter l'efficacité de la rifampicine. Ils ont découvert un composé appelé kasugamycine qui s'est montré prometteur pour réduire ces erreurs et améliorer les effets de la rifampicine. Mais ils voulaient trouver d'autres composés qui pourraient aider.
Pour y parvenir, ils ont systématiquement examiné une grande collection de composés synthétiques pour voir si certains pouvaient diminuer les erreurs faites par Mycobacterium tuberculosis. Ils ont mis en place un système spécial pour suivre l’efficacité de ces composés. L'objectif était de trouver des composés qui pourraient aider l'antibiotique à mieux lutter contre les bactéries sans causer d'autres problèmes.
La recherche de nouveaux composés
Au cours du processus de dépistage, les chercheurs ont trouvé plusieurs composés qui semblaient bien fonctionner. Parmi eux, il y avait une série de composés connus sous le nom de benzo[d]isoxazole-4,7-diones. Les meilleurs de ces composés ont été trouvés pour diminuer le processus de mauvaise adaptation et améliorer l'efficacité de la rifampicine contre Mycobacterium tuberculosis.
Les chercheurs ont continué à affiner les composés, cherchant ceux qui pourraient mieux fonctionner sans être nocifs par eux-mêmes. Ils ont créé des analogues des composés originaux et les ont testés, ce qui a donné quelques candidats prometteurs plus efficaces que les premières découvertes.
Déterminer comment fonctionnent les composés
Avec le candidat le plus prometteur identifié, la prochaine étape consistait à déterminer précisément comment ces composés fonctionnaient. Les chercheurs ont utilisé une technique qui leur a permis de voir à quelles protéines les composés se fixaient dans les bactéries. L'objectif était de clarifier quelles parties des bactéries étaient affectées par les composés.
À travers ce processus, ils ont découvert qu'une protéine spécifique appelée 30S ribosomal protein S5 était une cible clé pour leur composé. Cette protéine joue un rôle essentiel dans l'aide à la production de protéines des bactéries en interagissant avec leurs instructions génétiques. En interférant avec la fonction de S5, les composés pouvaient mener à moins d'erreurs dans la fabrication des protéines, rendant ainsi les bactéries plus sensibles aux antibiotiques.
Implications pour le traitement
Ces découvertes sont prometteuses pour améliorer le traitement de la tuberculose. Le traitement standard dure généralement six mois, mais avec l'introduction de nouveaux composés qui peuvent renforcer l'effet de la rifampicine, les temps de traitement pourraient potentiellement être réduits.
Cette ligne de recherche est cruciale non seulement pour lutter contre la TB, mais aussi pour comprendre comment les bactéries résistent aux traitements antibiotiques en général. En trouvant des moyens de réduire cette tolérance, les professionnels de la santé pourraient développer des traitements plus efficaces pour aider à éliminer les infections persistantes.
Directions futures
À l'avenir, il y a beaucoup à explorer. Comprendre exactement comment les protéines ribosomales interagissent avec les antibiotiques et comment la traduction bactérienne peut être manipulée est un aspect crucial de la recherche future. Ce savoir peut mener au développement de nouvelles stratégies pour combattre les bactéries résistantes aux antibiotiques.
En plus, les méthodes développées pour dépister et identifier des composés peuvent être appliquées à d'autres infections bactériennes, élargissant ainsi l'impact potentiel de cette recherche. En continuant à examiner ces domaines, les chercheurs peuvent contribuer à la lutte contre la résistance aux antibiotiques, une menace croissante pour la santé mondiale.
Conclusion
La tolérance aux antibiotiques est un problème difficile, surtout avec des bactéries comme Mycobacterium tuberculosis. En découvrant de nouveaux mécanismes de résistance et en identifiant des composés qui peuvent contrer ces processus, il y a de l'espoir pour des traitements améliorés. Cette recherche continue souligne l'importance de comprendre la biologie bactérienne et le potentiel de solutions innovantes dans la lutte contre les maladies infectieuses.
Reconnaître comment certaines protéines et processus au sein des bactéries peuvent être ciblés offre un moyen d'aborder l'un des problèmes les plus pressants de la médecine moderne : la résistance aux antibiotiques. Chaque avancée dans ce domaine nous rapproche de traitements plus efficaces qui pourraient sauver des vies et améliorer les résultats de santé dans le monde entier.
Titre: Medicinal chemistry of benzoisoxazole-4,7-dione analogues identifies the ribosomal small subunit as a target for specific mycobacterial translational fidelity
Résumé: Mycobacteria have high rates of error in the translation of glutamine and asparagine codons due to a two-step indirect tRNA aminoacylation pathway involving the essential amidotransferase GatCAB. This specific mycobacterial mistranslation is both necessary and sufficient for tolerance to the antibiotic rifampicin. Furthermore, we identified the natural product kasugamycin as a small molecule that could decrease this type of translational error, and potentiate rifampicin-mediated killing of mycobacteria, but whether other small molecules can decrease this specific type of mistranslation is unknown. We screened a library of synthetic small molecules using a pathway-specific whole-cell screen in a reporter strain of Mycobacterium smegmatis for their ability to decrease specific mycobacterial mistranslation. We synthesized 110 analogs of a parent hit compound and analyzed their bioactivity. To identify the cellular target of the compounds, we biotinylated active and inactive analogs and performed pull-down and mass-spectrometry of bound cellular proteins. We identified benzo[d]isoxazole-4,7-diones as a class of small molecules able to decrease mycobacterial mistranslation. Of the 110 analogs synthesized, we identified 10 with superior potency to the parent compound and analyzed the compounds to infer structure-activity relationships. Pull-down and mass spectrometry of bound cellular proteins identified RpS5 as a potential target of active compounds. Our study identified synthetic small molecules able to decrease mycobacterial mistranslation and confirmed that the small ribosomal subunit can be targeted to decrease mistranslation rates arising from physiologically mischarged tRNAs. Targeting mistranslation may be a potentially attractive means of targeting antibiotic-tolerant bacteria.
Auteurs: Babak Javid, J. Wu, S. Chaudhuri, S. C. Feid, M. Pan, Q. Kawaji, G. Liu
Dernière mise à jour: 2024-10-21 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.20.619312
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.20.619312.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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