兩種抗生素對(duì)抗細(xì)菌的方式與想象的不同
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn),兩種廣泛使用的抗生素 - 氯霉素和利奈唑胺可能與科學(xué)家和醫(yī)生多年來(lái)不同的方式對(duì)抗細(xì)菌。這些藥物不僅不加區(qū)別地停止蛋白質(zhì)合成,而是僅在基因的特定位置對(duì)蛋白質(zhì)合成機(jī)制進(jìn)行制動(dòng)。核糖體是細(xì)胞中最復(fù)雜的成分之一,負(fù)責(zé)培養(yǎng)細(xì)胞生存所需的所有蛋白質(zhì)。在細(xì)菌中,核糖體是許多重要抗生素的靶標(biāo)。
Alexander Mankin和Nora Vazquez-Laslop的團(tuán)隊(duì)對(duì)核糖體和抗生素進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的研究。在他們發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上的最新研究中,他們發(fā)現(xiàn),雖然氯霉素和利奈唑胺可以攻擊核糖體的催化中心,但它們只能在特定的檢查點(diǎn)停止蛋白質(zhì)合成。
“許多抗生素通過(guò)抑制蛋白質(zhì)合成來(lái)干擾病原菌的生長(zhǎng),”UIC生物分子科學(xué)中心主任,藥物化學(xué)和藥理學(xué)教授Mankin說(shuō)。“這是通過(guò)靶向細(xì)菌核糖體的催化中心來(lái)完成的,其中正在制造蛋白質(zhì)。通常認(rèn)為這些藥物是蛋白質(zhì)合成的通用抑制劑,應(yīng)該很容易阻止每個(gè)肽鍵的形成。”
“但是 - 我們已經(jīng)證明情況不一定如此,”藥物化學(xué)和藥理學(xué)研究副教授Vazquez-Laslop說(shuō)。
氯霉素是一種天然產(chǎn)品,是市場(chǎng)上最古老的抗生素之一。幾十年來(lái),它一直用于許多細(xì)菌感染,包括腦膜炎,鼠疫,霍亂和傷寒。
利奈唑胺是一種合成藥物,是一種新型抗生素,用于治療嚴(yán)重感染 - 鏈球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等 - 由對(duì)其他抗生素有抗藥性的革蘭氏陽(yáng)性菌引起。Mankin之前的研究確立了對(duì)利奈唑胺耐藥的作用部位和機(jī)制。
雖然抗生素非常不同,但它們各自與核糖體的催化中心結(jié)合,預(yù)期它們會(huì)抑制任何肽鍵的形成,這些肽鍵將蛋白質(zhì)鏈的組分連接成長(zhǎng)的生物聚合物。在簡(jiǎn)單的酶中,侵入催化中心的抑制劑只會(huì)阻止酶完成其工作。Mankin說(shuō),這就是科學(xué)家認(rèn)為針對(duì)核糖體的抗生素也是如此。
“與此觀點(diǎn)相反,氯霉素和利奈唑胺的活性關(guān)鍵取決于核糖體攜帶的新生鏈特定氨基酸的性質(zhì)以及與生長(zhǎng)蛋白質(zhì)相關(guān)的下一個(gè)氨基酸的特性,”Vazquez-Laslop說(shuō)過(guò)。“這些研究結(jié)果表明,新生蛋白調(diào)節(jié)核糖體催化中心的特性,并影響其配體的結(jié)合,包括抗生素。”
結(jié)合基因組學(xué)和生物化學(xué)使UIC研究人員能夠更好地了解抗生素的工作原理。
“如果你知道這些抑制劑是如何起作用的,你可以制造更好的藥物并使它們成為更好的研究工具,”曼金說(shuō)。“你也可以更有效地利用它們治療人類和動(dòng)物疾病。”
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