Nuove strategie antimicrobiche contro rilevanti patogeni umani

Despite a century of often successful prevention and treatment efforts, infectious diseases remain an important global problem in public health, causing over 13 million deaths each year. This work has been developed on two areas of major concern nowadays: HIV-1 infection and emerging antimicrobial resistance. The first part of this thesis focused on the definition of the biological role of the dimerization of Nef, HIV-1 accessory protein. This function has been reported to take place in vivo, neveretheless it hasn’t been well characterized yet. We believe that the inihibition of Nef oligomerization may become an innovative and successful antiviral therapy. For this reason, we screened two different libraries of small molecules and peptides, to discover compounds hindering Nef-Nef interaction in vitro. The characterization of the viral protein aminoacidic residues taking part in the interaction with the compounds will provide precise indications about the dimerization surface. This region has not been identified unambiguously yet. Moreover, the administration of small molecules to HIV-1 infected cells will shed light on the effects of Nef dimerization inhibition on the viral life and infectious cycle. The second part of this work, aimed at determining the prevalence of fluoroquinolone resistance in Enterobacteriaceae samples, within our region. We focused our attention on the recently discovered plasmid-mediated mechanisms (PMQR). In the recent years, PMQR have spread rapidly all over the world, causing serious health concern, as they are often linked to both quinolone resistance and ESBL, giving rise to multi-resistant strains. Our study proved the large diffusion of these resistance determinants in the North East Italy. Furthermore, as the identification of new effective antimicrobial drugs is gaining more and more importance recently, we analysed the pharmacological activity and the mechanism of action of simocyclinone (SD8), a new antibiotic. SD8 has been demonstrated to have a broad spectrum of action, affecting both Gram positive and Gram negative bacterial species, so SD8 is likely to become a new antitopoisomerase drug.

Nonostante l’ultimo secolo sia stato caratterizzato da un’intensa ed efficace attività di prevenzione e trattamento farmacologico, l’incidenza delle patologie di origine infettiva, che causano la morte di 13 milioni di individui ogni anno, continua a destare forte preoccupazione, rimanendo uno dei problemi maggiori per la sanità pubblica mondiale. Il lavoro svolto in questa tesi è stato sviluppato su due argomenti di rilevante interesse in questo periodo, le infezioni da HIV-1 e la diffusione della resistenza ai farmaci antimicrobici. La prima parte del lavoro ha analizzato il ruolo biologico della dimerizzazione di Nef, proteina accessoria di HIV-1, funzione già dimostrata avvenire in vivo, ma finora non approfonditamente caratterizzata. Ritenendo che l’inibizione della formazione di oligomeri possa essere un’innovativa e promettente strategia antivirale, sono stati selezionati composti chimici e piccoli peptidi, che interferiscono con l’interazione Nef-Nef in vitro. L’analisi dei residui amminoacidici della proteina oggetto di studio, coinvolti nel legame ai composti, darà precise indicazioni sulla regione coinvolta nella formazione degli oligomeri, regione ancora non definita dai precedenti lavori presenti in letteratura. Inoltre, la somministrazione delle molecole a cellule infettate dal virus HIV-1, rivelerà quali siano le conseguenze dell’inibizione della dimerizzazione di Nef sul ciclo infettivo virale. La seconda parte del lavoro ha, invece, riguardato la determinazione della prevalenza della resistenza ai fluorochinoloni negli isolati di Enterobacteriaceae all’interno della nostra regione. Sono stati presi in considerazione i meccanismi di resistenza mediati da plasmide (PMQR). Si tratta di tipologie di resistenza recentemente descritte, ad ampia e rapida diffusione in tutto il mondo, spesso in correlazione con ESBL (Extended Spectrum Beta Lactamase), che stanno destando notevole preoccupazione in ambito clinico. Lo studio svolto ha rivelato che si tratta di plasmidi largamente diffusi anche nella nostra regione, che in molti casi veicolano resistenza a più classi di antibiotici, ad esempio chinoloni e beta-lattamici. Vista, inoltre, l’importanza di individuare nuove efficaci molecole ad attività antimicrobica, è stata analizzata l’attività farmacologica e il meccanismo d’azione dell’antibatterico simociclinone (SD8). È stato dimostrato che SD8 abbia un ampio spettro d’azione, agendo sia su ceppi batterici Gram positivi che Gram negativi, e sia un buon candidato per lo sviluppo di un nuovo farmaco antitopoisomerasico.