Exploring the principles behind antibiotics with limited resistance

Maharramov, Elvin [Maharramov, Elvin (biochemistry), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Biológia Doktori Iskola (SZTE / DI); Czikkely, Márton Simon* [Czikkely, Márton Simon (evolúciós genommé...), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Igazságügyi Orvostani Intézet (SZTE / SZAOK); Szili, Petra [Szili, Petra (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Farkas, Zoltán [Farkas, Zoltán (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Grézal, Gábor [Grézal, Gábor (molekuláris biológia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Daruka, Lejla [Daruka, Lejla (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Kurkó, Eszter [Kurkó, Eszter (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Mészáros, Léna; Daraba, Andreea [Daraba, Andreea (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Kovács, Terézia [Kovacs, Terezia (Fotoszintetizáló ...), szerző]; Bognár, Bence [Bognár, Bence (info-bionika (mol...), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Biológia Doktori Iskola (SZTE / DI); Juhász, Szilvia [Juhász, Szilvia (Biológia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); HCEMM Cancer Microbiome Research Core Group (HCEMM); Papp, Balázs [Papp, Balázs (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Lázár, Viktória [Lázár, Viktória (Molekuláris biológia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK); Pál, Csaba ✉ [Pál, Csaba (biokémia), szerző] Biokémiai Intézet (HRN SZBK)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
Megjelent: NATURE COMMUNICATIONS 2041-1723 16 (1) Paper: 1842 , 18 p. 2025
  • Regionális Tudományok Bizottsága: A nemzetközi
  • SJR Scopus - Biochemistry, Genetics and Molecular Biology (miscellaneous): D1
Antibiotics that target multiple cellular functions are anticipated to be less prone to bacterial resistance. Here we hypothesize that while dual targeting is crucial, it is not sufficient in preventing resistance. Only those antibiotics that simultaneously target membrane integrity and block another cellular pathway display reduced resistance development. To test the hypothesis, we focus on three antibiotic candidates, POL7306, Tridecaptin M152-P3 and SCH79797, all of which fulfill the above criteria. Here we show that resistance evolution against these antibiotics is limited in ESKAPE pathogens, including Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae , Acinetobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa , while dual-target topoisomerase antibiotics are prone to resistance. We discover several mechanisms restricting resistance. First, de novo mutations result in only a limited elevation in resistance, including those affecting the molecular targets and efflux pumps. Second, resistance is inaccessible through gene amplification. Third, functional metagenomics reveal that mobile resistance genes are rare in human gut, soil and clinical microbiomes. Finally, we detect rapid eradication of bacterial populations upon toxic exposure to membrane targeting antibiotics. We conclude that resistance mechanisms commonly found in natural bacterial pathogens provide only limited protection to these antibiotics. Our work provides guidelines for the future development of antibiotics.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2026-01-21 11:07