Исследователи из Шеффилдского университета изучили механизм воздействия пенициллина и других антибиотиков пенициллинового ряда на бактерии. Как оказалось, молекулы вещества взаимодействуют с белками оболочки бактерий, проделывая в ней небольшие прорехи. По мере роста бактерий эти дыры увеличиваются и в конце концов уничтожают патогены, проникшие в организм.
Пенициллиновые антибиотики, которые учёные называют бета-лактамами, применяются для лечения бактериальных инфекций в течение 80 лет, однако до сих пор не удавалось установить, как эти вещества взаимодействуют с бактериями на молекулярном уровне. Из-за этого сегодня тормозится создание более действенных и узконаправленных препаратов, которые смогли бы заменить старые антибиотики, постепенно снижающие эффективность.
В своей научной работе британские исследователи изучали действие пенициллина на несколько штаммов золотистого стафилококка, устойчивых к большинству наиболее популярных антибиотиков. В ходе исследования им удалось выделить ферменты, вырабатываемые бактериями при контакте с пенициллином. Для этого пришлось модифицировать геном стафилококка, после чего появилась возможность фиксировать изменения структуры оболочки бактерий.
Кроме того, учёные отслеживали выработку ферментов, регулирующих рост бактериальной оболочки. Модифицированные бактерии оказались удобны для наблюдения процессов, происходящих внутри них после проникновения антибиотиков сквозь оболочку.
Учёные обнаружили, что мгновенной гибели стафилококка не происходит. Однако в его оболочке появляется множество отверстий микроскопического размера. По мере роста оболочки отверстия увеличиваются, из-за чего бактерия теряет способность к делению и быстро гибнет.
Дальнейшие эксперименты позволили установить, что молекулы бета-лактамов взаимодействуют с определёнными бактериальными ферментами, регулирующими выработку пептидогликанов – белков, составляющих бактериальную оболочку. В результате взаимодействия с антибиотиком нарушается баланс ферментов, из-за чего сборка белков в отдельных участках оболочки блокируется, и в этом месте образуется дыра.
Исследователи планируют продолжить изучение взаимодействия бета-лактамов и бактериальных ферментов. Необходимо выяснить, сходен ли механизм действия антибиотиков у других видов бактерий с обнаруженным у стафилококка, или есть различия. Накопленная информация впоследствии позволит создавать новые лекарства, которые будут эффективны даже для самых стойких штаммов болезнетворных бактерий.
