Weeq.ru

Современные биологи заметили, что несколько разных классов антибиотиков, которые воздействуют на разные группы бактерий, убивают микробы, одновременно поражая ДНК. Об этом открытии можно прочитать в журнале Science и в краткой форме на сайте Массачусетского технологического института.

Механизм воздействия антибиотиков, а именно веществ, которые специфически убивают микробы, основан на больших различиях, которые существуют между бактериями и животными. Оказывается, что антибиотики связываются только с мишенями из бактерий и не препятствуют микробам синтезировать белки (аминогликазиды), а также ДНК (хинолоны) или стенку клетки (бета-лактамы). Хотя кажется, что эти механизмы никак не связаны друг с другом, учеными было выяснено, что все три класса веществ одним и тем же способом убивают бактерии. Это происходит из-за накопления в клетке неправильных нуклеотидов.

Действие трех разных классов антибиотиков, как было показано в 2007 году, способствует образованию большого количества форм кислорода, которые активизированы. Такие кислородные формы называются радикалами. Ученые не могли разобраться, почему именно радикалы вызывают гибель клетки. Новое открытие показывает, что активированный кислород образовывает испорченные нуклеотиды, которые примыкают к ДНК. Это включает систему исправления ошибок. Хотя система исправления очень нужна организму, она в данном случае вносит разрывы в ДНК, одновременно убивая бактерии.

Над изучением механизма работы фермента DinB, который копирует ДНК, работала первоначально вторая группа авторов. Они пытались выяснить причину гибели клеток, которые в избытке синтезировали этот фермент.

Было обнаружено, что во время синтеза ДНК фермент DinB использует вместе с правильными строительными материалами – нуклеотидами A T G и С- вариант G (8-оксо-dG), который испорчен окислением. Часто этот фермент ошибается, когда вносит поврежденные нуклеотиды. В результате вместо правильных пар между цепями ДНК, а именно A-T и G-C, появляются неправильные образования в виде «испорченного G» - A.

Существуют специальные ферменты, благодаря которым клетка исправляет внесенные ошибки. Они вырезают из нуклеотидов такой пары один и заменяют его правильным. Но система исправления справляется только с небольшим количеством ошибок. Поэтому система может в результате убить клетку, если ошибок становится очень много.

Когда нуклеотиды неправильно спариваются и их становится слишком много, ферменты при исправлении вырезают большое количество испорченных букв. При этом связи ДНК разрываются на куски. Клетка, у который разорвано ДНК, уже не может делиться. В итоге такая клетка умирает. Если в клетке образуется большое количество DinB, которые вносят испорченные нуклеотиды, или количество подобных нуклеотидов становится очень большим и они попадают без DinB в ДНК, то это ведет к гибели бактерий.

Исследователи надеются, что их открытие поможет разработать новые вещества в борьбе с микробами, а также дать объяснение механизмам устойчивости. Так, например, недавно были обнаружены изолированные от человека микробы в пещере, которым было более 4 миллионов лет. У них были гены устойчивости к самым современным антибиотикам.