Антибиотики являются одними из важнейших открытий современной медицины и спасли миллионы жизней с момента открытия пенициллина почти 100 лет назад. Многие заболевания, вызванные бактериальными инфекциями, такие как пневмония, менингит или сепсис, успешно лечатся антибиотиками. Однако у бактерий может развиться устойчивость к антибиотикам, из-за чего врачи все чаще будут испытывать трудности с поиском эффективных методов лечения. Особенно проблематичны патогены, у которых развивается множественная лекарственная устойчивость и на которые не действуют большинство антибиотиков. Это приводит к тяжелому прогрессированию заболевания у пациентов, часто с летальным исходом. Поэтому ученые всего мира заняты поиском новых антибиотиков. Ученые описали многообещающий новый подход, включающий «антивитамины», для разработки новых классов антибиотиков. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
Антивитамины — это вещества, которые подавляют биологическую функцию настоящих витаминов. Некоторые из них имеют химическую структуру, аналогичную структуре реальных витаминов, действие которых они блокируют или ограничивают. Для этого исследования команда профессора Кая Титтмана из Геттингенского центра молекулярных биологических наук при Геттингенском университете работала вместе с группой профессора Берта де Гроота из Института биофизической химии Макса Планка в Геттингене и профессором Тэджем Бегли из Техасского университета A&M (США).
Вместе они исследовали механизм действия на атомном уровне природного антивитамина витамина B1. Некоторые бактерии способны производить токсичную форму этого жизненно важного витамина B1 для уничтожения конкурирующих бактерий. Этот конкретный антивитамин имеет только один атом в дополнение к природному витамину в, казалось бы, неважном месте, и захватывающий вопрос исследования заключался в том, почему действие витамина все еще предотвращается или «отравляется».
Команда Титтманна использовала кристаллографию белков с высоким разрешением, чтобы исследовать, как антивитамин подавляет важный белок в центральном метаболизме бактерий. Исследователи обнаружили, что «танец протонов», который обычно можно наблюдать в функционирующих белках, почти полностью перестает функционировать, и белок больше не работает. «Всего лишь один дополнительный атом в антивитамине действует как песчинка в сложной зубчатой системе, блокируя ее точно настроенную механику», — объясняет Титтманн. Интересно отметить, что человеческие белки относительно хорошо справляются с антивитамином и продолжают работать. Химик де Гроот и его команда использовали компьютерное моделирование, чтобы выяснить, почему это так. «Человеческие белки либо вообще не связываются с антивитамином, либо не „отравляются“», — заключает ученый.
Читать также
Посмотрите, где сейчас летит марсоход Perseverance
Астрономы увидели, как черная дыра испускает мерцающее гамма-излучение
В России доработают батискаф, который опустился на дно Марианской впадины