Dengan berkumpul menjadi struktur besar, antibiotik plectasin menempel pada targetnya di permukaan sel bakteri. Hal ini sebanding dengan bagaimana kedua sisi Velcro membentuk ikatan. Kredit: Gloria Fuentes, diedit
Para peneliti menemukan mekanisme antibakteri baru dari plectasin, antibiotik yang berasal dari jamur. Studi ini mengungkapkan bahwa plectasin membentuk struktur mirip Velcro yang menjebak komponen penting bakteri, mencegah keluarnya bakteri dan meningkatkan efektivitas obat. Mekanisme ini mungkin memandu pengembangan antibiotik baru untuk memerangi resistensi antimikroba.
Plectasin, antibiotik kecil, menggunakan mekanisme inovatif untuk membunuh bakteri. Ia berkumpul untuk membentuk struktur besar yang menempel pada targetnya di permukaan sel bakteri, sebanding dengan bagaimana kedua sisi Velcro membentuk ikatan.
Sebuah tim peneliti memetakan bagaimana struktur Velcro terbentuk. Temuan mereka mengungkapkan pendekatan baru yang dapat memiliki implikasi luas terhadap pengembangan antibiotik untuk memerangi resistensi antimikroba. Diterbitkan hari ini (23 Mei) di jurnal ilmiah Mikrobiologi Alampenelitian ini dipimpin oleh ahli biologi struktural Markus Weingarth dan ahli biokimia Eefjan Breukink di Universitas Utrecht.
Teknik Penelitian Inovatif
Tim peneliti menyelidiki cara kerja plectasin, antibiotik yang berasal dari jamur Pseudoplectania nigrella. Tim ini menggunakan teknik biofisik tingkat lanjut, termasuk NMR solid-state dan, bekerja sama dengan Wouter Roos dari Groningen, mikroskop kekuatan atom.
Secara tradisional, antibiotik berfungsi dengan menargetkan molekul tertentu di dalam sel bakteri. Namun, mekanisme di balik kerja plectasin belum sepenuhnya dipahami hingga saat ini. Penelitian sebelumnya menyarankan model konvensional di mana plectasin berikatan dengan molekul yang disebut Lipid II, yang penting untuk sintesis dinding sel bakteri, mirip dengan kunci yang dimasukkan ke dalam gembok.
Mike Derks, Eifjan Breukink, Shehrazade Miranda Jekhmane, dan Markus Weingarth (dari kiri ke kanan). Kredit: Universitas Utrecht
Struktur Seperti Velcro dalam Aksi Antibakteri
Studi baru mengungkapkan proses yang lebih rumit. Plectasin tidak hanya bertindak seperti kunci di gembok; sebaliknya, ia membentuk struktur padat pada membran bakteri yang mengandung Lipid II. Kompleks supramolekul ini menjebak target Lipid II mereka, mencegah mereka melarikan diri. Bahkan jika salah satu Lipid II terlepas dari plectasin, ia tetap berada di dalam struktur Velcro, tidak dapat keluar.
Weingarth membandingkan struktur ini dengan Velcro, di mana plektasin membentuk kait mikroskopis yang menempel pada 'lingkaran' bakteri. Pada Velcro normal, jika salah satu simpul terlepas dari pengait, simpul tersebut masih tersangkut oleh sisa struktur. Hal yang sama berlaku untuk bakteri yang terperangkap dalam superstruktur plektasin: mereka dapat melepaskan diri dari ikatan plektasin, namun tetap terjebak dalam superstruktur. Hal ini mencegah bakteri keluar dan menyebabkan infeksi lebih lanjut.
Peran Ion Kalsium dalam Efektivitas Plektasin
Selain itu, para peneliti menemukan bahwa kehadiran ion kalsium semakin meningkatkan aktivitas antibakteri plectasin. Ion-ion ini berkoordinasi dengan daerah tertentu pada plektasin, menyebabkan perubahan struktural yang secara signifikan meningkatkan efektivitas antibakteri. Ion memainkan peran penting dalam aksi plectasin yang ditemukan oleh mahasiswa PhD Shehrazade Miranda Jekhmane dan Maik Derks, penulis pertama studi tersebut. Mereka memperhatikan bahwa sampel plexasin memiliki warna yang aneh, yang menunjukkan adanya ion tersebut.
Implikasi terhadap Pengembangan Antibiotik di Masa Depan
Markus Weingarth, penulis utama studi ini, berharap temuan ini dapat membuka jalan baru untuk mengembangkan antibiotik yang unggul.
“Plectasin mungkin bukan kandidat antibiotik yang ideal karena masalah keamanan. Namun, dalam penelitian kami, kami menunjukkan bahwa 'mekanisme Velcro' tampaknya banyak digunakan dalam antibiotik, namun sejauh ini telah diabaikan. Oleh karena itu, upaya perancangan obat di masa depan perlu fokus tidak hanya pada bagaimana obat tersebut mengikat, tetapi juga bagaimana obat tersebut dapat dirakit sendiri secara efisien. Oleh karena itu, penelitian kami menutup kesenjangan pengetahuan yang besar yang dapat berdampak luas pada desain obat yang lebih baik untuk memerangi meningkatnya ancaman resistensi antimikroba.”
Referensi: “Lektasin peptida pertahanan inang menargetkan prekursor dinding sel bakteri Lipid II melalui mekanisme supramolekul yang sensitif terhadap kalsium” 23 Mei 2024, Mikrobiologi Alam.
DOI: 10.1038/s41564-024-01696-9
NewsRoom.id
