MIT и исследователи Бостонского университета обнаружили, что, в то время как антибиотики нападают на многие части клеток бактерий, этоущерб, который они наносят их ДНК, причиняющей фатальный удар. Они пишут об их результатах исследования в работе, опубликованной онлайн
20 апреля в журнале Science.Удивительно, что мы использовали антибиотики как пенициллин больше 70 лет, все же мы не знали точный механизмкоторый они убивают бактерии, до сих пор.Исследователи говорят понимание, что этот механизм мог помочь улучшить существующие препараты, желанное сообщение как немногие новыеантибиотики были развиты за прошлые 40 лет, и много штаммов бактерий развивали устойчивость к тем в настоящее времядоступный.
Соавтор доктор Джеймс Дж Коллинз, профессор биомедицинской техники и Уильям Ф. Уоррен выдающийся профессор в БостонеУниверситет, сказанный СМИ:«Можно было улучшить смертельную эффективность нашего текущего арсенала, уменьшить требуемые дозы или повторно делать чувствительным штаммы к существующемуантибиотики."
В 2007 Коллинз обнаружил, что три типа антибиотика, хинолонов, бета-лактамов и аминогликозидов, все убивают клеткипутем производства гидроксильных радикалов, очень деструктивные молекулы, которые, кажется, нападают примерно на любые помогающие компоненты клеткиих путь: они нападают на липиды, они окисляют белки, и они окисляют ДНК.Но в этом последнем исследовании, они нашли, что большая часть этого повреждения не смертельна.Смертельный удар вызван гидроксилом повреждение гуанина, одного из этих четырех нуклеотидов или стандартных блоков ДНК.Исследователи нашли, что, когда они вставили поврежденный (т.е. окислился) гуанин в ДНК, клетки пытаются возместить убытки, новместо этого это ускоряет их собственную смерть.
Соответствующий автор доктор Грэм Уокер, профессор MIT Биологии, сказал, что механизм не находится позади всего убийства, но еекажется, ответственен за главную часть его.Команда начала исследовать аспект повреждения гуанина в результате исследований Уокера ферментов репарации ДНК. У них был aдогадка окислилась, гуанин играл ключевую роль в некрозе клеток.
Сначала они показали, что DinB, копирующий ДНК фермент, переходящий к действию, когда ДНК повреждена, использует окисленныйгуанин.Но, DinB делает грубую ошибку: мало того, что это помещает поврежденный гуанин правильно напротив его основного цитозина партнера накопия, это также помещает его неправильно противоположный аденин.
Как только слишком много поврежденных гуанинов вставляются в новые нити ДНК, клетка пытается удалить эти ошибки, но это толькоподачи, чтобы ускорить его собственную смерть.Команда тогда показала, что это также происходит с антибиотиками: их гидроксильные радикалы вызывают тот же каскад ДНКповреждение.
После того, как оксидный гуанин, вызванный антибиотикотерапией, вставляется в ДНК, это вызывает восстанавливающий клеточный механизмДНК.Механизм полагается на MutY и MutM, специализированные ферменты, делающие сокращения ДНК, чтобы вызвать действия то соглашение сфакт ДНК содержит окисленный гуанин.
Но эти репарации не без риска: они должны объяснить двойную спираль ДНК и разрезать одну из цепочек, чтобы заменитьнеправильная основа. Это не проблема, если две таких репарации не происходят друг близко к другу: тогда ДНК переносит то, что известно как«двухнитевой разрыв», обычно убивающий клетку.Уокер сказал систему, которая должна обычно «защищать Вас и хранить Вас очень точными», тогда «становится Вашимпалач».
Доктор Дебора Хун является преподавателем микробиологии и иммунобиологии в Медицинской школе Гарварда и не была связана сисследование. Она сказала с исследованиями как это, мы переносим «возрождение понимания, как антибиотики работают»:«Мы раньше думали, что мы знали, и теперь мы поняли, что все наши простые предположения были неправильными, и это намного большекомплекс."
У исследователей также есть предложение для того, как это знание могло бы использоваться, чтобы сделать существующие препараты более эффективными при убийствебактерии.Они сказали в некоторых случаях, бактериальная клетка может спасти себя, когда ее ДНК повреждена путем восстановления двухнитевого разрыва, aпроцесс, известный как «гомологичная рекомбинация».
Блокирование гомологичной рекомбинации, например путем выведения из строя требуемых ферментов, могло сделать бактерии более чувствительными кантибиотик, они предлагают.Фонды от Национальные Институты Здоровья и Говард Хьюз Медицинский Институт помогли плате за исследование.