אנטיביוטיקה קטנה בשם פלקטסין משתמשת במנגנון חדשני להרוג חיידקים. על ידי הרכבה למבנים גדולים, הפלקטסין נצמד למטרה שלו על פני תא החיידקים באופן דומה לאופן שבו שני הצדדים של הסקוטש יוצרים קשר. צוות מחקר, בראשות הביולוג המבני מרקוס ויינגרת' והביוכימאי Eefjan Breukink מאוניברסיטת אוטרכט, מיפה כיצד נוצר מבנה הסקוטש. התגלית שלהם, שפורסמה בכתב העת המדעי מיקרוביולוגיה של הטבעחושפת גישה חדשה שיכולה להיות לה השלכות רחבות על פיתוח אנטיביוטיקה למאבק בעמידות לאנטי-מיקרוביאלית.
צוות המחקר התעמק בפעילותו של פלקטסין, אנטיביוטיקה המופקת מהפטרייה Pseudoplectania nigrella. הצוות השתמש בטכניקות ביו-פיזיקליות מתקדמות, כולל NMR במצב מוצק ובשיתוף עם Wouter Roos מחרונינגן, מיקרוסקופיה של כוח אטומי.
באופן מסורתי, אנטיביוטיקה פועלת על ידי מיקוד מולקולות ספציפיות בתוך תאי חיידקים. עם זאת, המנגנון מאחורי פעולת הפלקטסין לא הובן עד כה במלואו. מחקרים קודמים הציעו מודל קונבנציונלי שבו פלקטסין נקשר למולקולה בשם Lipid II, חיונית לסינתזה של דופן תא חיידקים, בדומה למפתח המתאים למנעול.
המחקר החדש חושף תהליך מורכב יותר. פלקטסין לא מתנהג רק כמו מפתח במנעול; במקום זאת, הוא יוצר מבנים צפופים על ממברנות חיידקים המכילות ליפיד II. קומפלקסים על-מולקולריים אלו לוכדים את היעד שלהם ליפיד II, ומונעים ממנו לברוח. גם אם ליפיד II אחד משתחרר מפלקטאזין, הוא נשאר כלול בתוך מבנה הסקוטש, לא מסוגל לברוח.
וינגרת' משווה את המבנה הזה לסקוטש, שם הפלקטסין יוצר את הווים המיקרוסקופיים הנצמדים ל'לולאות' חיידקיות. בסקוטש רגיל, אם אחת הלולאות משתחררת מהקרס שלה, היא עדיין לכודה בכל המבנים. כך גם לגבי חיידקים הכלואים במבנה העל של הפלקטסין: הם יכולים להשתחרר מהקשירה של הפלקטסין, אך להישאר כלואים במבנה העל. זה מונע מהחיידקים לברוח ולגרום לזיהומים נוספים.
יתרה מכך, החוקרים גילו שנוכחות יוני סידן מגבירה עוד יותר את הפעילות האנטי-בקטריאלית של הפלקטסין. יונים אלו מתואמים עם אזורים ספציפיים של פלקטסין, וגורמים לשינויים מבניים המשפרים משמעותית את היעילות האנטיבקטריאלית. העובדה שיונים ממלאים תפקיד קריטי פעולת הפלקטסין התגלתה על ידי תלמידי הדוקטורט Shehrazade Miranda Jekhmane ומייק Derks, מחברי המחקר הראשונים. הם הבינו שלדגימות פלקטסין יש צבע מוזר, שרמז על נוכחות של יונים.
מרקוס ויינגרת', המחבר הראשי של המחקר, צופה שממצא זה יכול לפתוח אפיקים חדשים לפיתוח אנטיביוטיקה מעולה. "יש להניח כי פלקטסין אינו המועמד האידיאלי לאנטיביוטיקה בשל דאגות בטיחות. עם זאת, במחקר שלנו, אנו מראים ש'מנגנון הסקוטש' נראה בשימוש נרחב בקרב אנטיביוטיקה, שעד כה התעלמו ממנו. מאמצי עיצוב תרופות עתידיים לא צריכים להתמקד רק כיצד לקשור מטרות, אלא גם כיצד תרופות יכולות להרכיב את עצמה ביעילות. בכך, המחקר שלנו סוגר פער ידע גדול שיכול להיות בעל השלכות רחבות על עיצוב תרופות טובות יותר כדי להילחם באיום הגובר של עמידות לאנטי-מיקרוביאלית."
