Понимание антибиотикорезистентности через кристаллографию и моделирование
Ученые из Бристольского университета (Великобритания) совместно с коллегами из университета Авейро (Португалия), определили структуру фермента, разрушающего карбапенемы – антибиотики, которые применяют для лечения инфекций, устойчивых к большинству других антибиотиков.
Все чаще болезнетворные бактерии, например, кишечная палочка, сопротивляются действию карбапенемов, вырабатывая фермент карбапенемазу, который разрушает химические связи антибиотика, делая его неэффективным. Карбапенемазы принадлежат к группе ферментов, называемых бета-лактамазами, которые разрушают пенициллины и родственные ему антибиотики. Однако до сих пор было непонятно, почему карбапенемазы разрушают карбапенемы, в то время как другие бета-лактамазы этого сделать не могут.
Используя молекулярное динамическое моделирование, профессор Эдриан Малхолланд из Школы химии и доктор Джим Спенсер из Школы клеточной и молекулярной медицины показали, как особый тип карбапенемазы воздействует на антибиотик, разрушая его и делая неэффективным.
«Карбапенемы – антибиотики, родственные пенициллинам, – приобретают все большее значение для здравоохранения как средство лечения бактериальных инфекций», – говорит Малхолланд. «До недавнего времени карбапенемы были антибиотиками «последней инстанции», но быстро растущая резистентность к другим препаратам таких микроорганизмов, как кишечная палочка (самая распространенная причина инфекций кровотока в Великобритании) означает, что карбапенемы выбирают для лечения таких инфекций в первую очередь. Это серьезная причина для беспокойства, так как для этих инфекций существует мало вариантов лечения. Лишь очень небольшое количество новых антибиотиков, которые эффективны против таких инфекций, достигает больницы. Появление и распространение бактерий, резистентных к карбопенемам, может лишить нас эффективного способа лечения опасных заболеваний».
В исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society (JACS), ученые комбинировали лабораторные эксперименты с компьютерными моделями, чтобы выяснить, как один конкретный тип карбапенемазы распознает и разрушает антибиотики. Используя рентгеновскую кристаллографию, они получили два «снимка» карбапенемазы в процессе разрушения антибиотика. Эта статическая структурная информация была использована в качестве отправной точки для моделирования передвижений фермента и связанного антибиотика. Полученные модели показали, как карбопенемаза трансформирует лекарство для его разрушения. Знание этого должно помочь при разработке новых препаратов, которые будут сопротивляться разрушению.
Источник: Infection Control Today
