Пневмококи (Streptococcus pneumoniae) вызывают такие тяжелые заболевания как менингит, пневмонию, перетонит а также различные виды флегмон. Как показывает международный опыт, пневмококки приобретают все большую и большую устойчивость к антибиотким (так называемую антибиотикрезистентность). Последние статистические исследования показали что такая резистентность вырабатывается у большинства патогенных микроорганизмов и обычно связывается как с неправильным использованием атнтибиотиков, так и с мутированием большинства патогенных микроорганизмов. Пневмококки проявляют устойчивость как к антибиотикам пенецилинового ряда, так и к антибиотикам макролидового ряда, поэтому перед исследователями остро стоит задача в поиске новых эффективных средств по борьбе с этими патогенными бактериями.

Один из классических путей разработки новых антибиотиков это исследование молекулярной структуры жизненно важных ферментов патогенных бактерий с целью разработки высокоспецифичных ингибиторов. Последние разработки проведенные в Центре Структурной Биологии в Корейском Институте Науки и Технологий (Structural Biology Center, Korea Institute of Science and Technology) в Сеуле а затем Шеффилдском Университете (Molecular Biology and Biotechnology Department, University of Sheffield) показали что глутамат рацемаза, ответственная за синтез D-глутаминовой кислоты - строительного блока бактериальных клеток, является жизнено необходимой для бактерий. После 5 лет напряженной работы нескольких лабораторий были получены структурные данные активного центра этого фермента, позволяющие анализировать все тонкости механизма связывания субстрата этой рацемазой.

глутамат рацемаза (кликните картинку для увеличения)

Структура глутамат-рацемазы с рацемической смесью L- и D-глутаминовых кислот в активном центре (кликните картинку для увеличения)

Неожиданный сюрприз поджидал исследователей когда они начали сравнивать сходства и различия в структурах глутаматовых рацемаз из различных бактерий. У всех бактерий карман связывания в активном центре фермента был органичен по ширине и только у пневмококков карман связывания был шире, хотя все различие в первичных структурах ферментов было минимально и заключалось в в двух аминокислотных заменах VAL->ALA с одной стороны и CYS->ALA с другой стороны канала кармана связывания, что открывало широкий проход делая возможным связывание более объемного ингибитора. Этот замечательный факт позволил предсказать структуру и в последствии синтезировать высокоэффективный ингибитор, который специфично действует только на один вид бактерий, на пневмококки. Это необыкновенная удача найти антибиотик, специфичный только к одному патогенному виду микроорганизмов.

После таких замечательных результатов исследования структуры и функции жизненно-важного фермента глутамат-рацемазы осталось дело за малым, провести испытания на токсичность и безопасность различных ингибиторов для млекопитающих и человека и на осонове этих данных сделать высокоспецифичный антибиотик нового поколения, который будет не уничтожать всю микрофлору организма вызывая попутные растройства пищеварения, а действовать исключительно специфично против пневмококков.

Редколлегия

Также по теме:

Nature Structural Biology, 1999, 6, 422-426
Structure , 2005, 13, 1707-1713

Обсудить "Пневмококки начинают и проигрывают." на форуме.

все о Мазде|