Теперь, исследование, проводимое учеными Рокфеллера под руководством Сета Дарста, профессора Джека Фишмена, и Элизабет Кэмпбелл, старшего научного сотрудника в лаборатории Дарста, предлагает надежду на новое и мощное оружие против туберкулеза. Их работа, которая появляется в iLife, внимании на антибиотик, который уничтожает туберкулез M. в лаборатории, но не подходит для клинического использования. Объясняя, как препарат работает, их исследование могло бы позволить другим проектировать новые антибиотики, которые могли на самом деле использоваться, чтобы лечить больных туберкулезом – и могли бы даже работать над другими ошибками.Некорректный кандидат
Кэмпбелл объясняет, что рассматриваемый антибиотик, fidaxomicin, необыкновенно владеет мастерством убийства туберкулеза M., выращенного в лаборатории. Чтобы быть полезным против туберкулеза в реальном мире, однако, антибиотик должен быть поглощен пищеварительным трактом и в конечном счете достигнуть легких, когда взято устно – что-то, что не может сделать fidaxomicin.Fidaxomicin нацелен на фермент под названием полимераза РНК (RNAP), который расшифровывает ДНК в РНК, процесс, фундаментальный для жизни. Фермент обладает шарнирным пинцетом или зажимом, который качается закрытый, чтобы обеспечить ДНК для транскрипции.
Ученые подозревали, что препарат работает, так или иначе вмешиваясь в этот зажим. Но они не знали точно, как молекула пошла о своей работе – знание, которое будет важно для создания более полезных версий fidaxomicin.При помощи сильного метода отображения, известного как криоэлектронная микроскопия, однако, Кэмпбелл и ее коллеги смогли выяснить точно, как антибиотик бросает рывок в RNAP.
Широко открытыйБлагодаря более раннему исследованию команда уже знала, что версия фермента, найденного при туберкулезе M. только, работает правильно, когда объединено с белком под названием RbpA – транскрипционный фактор, не найденный у всех бактерий.
Ветры RbpA самостоятельно в узкий карман, расположенный в основе зажима RNAP, делая его полностью функциональным. Используя КРИОИХ, постдокторант Анде Бойячи и аспирант Джеймс Чен смогли показать впервые, что fidaxomicin связывает с RbpA, а также другими частями RNAP глубоко в том кармане.Кроме того, они смогли точно определить то, что происходит, когда эти две молекулы объединяются: fidaxomicin физически зажимает открытый зажим фермента и не позволит ему закрываться.«Это действует как дверная пружина и препятствует тому, чтобы зажим обеспечил ДНК для транскрипции», говорит Кэмпбелл.
Бесконечные возможностиЗатем, Кэмпбелл и ее партнеры пошли шаг вперед. Работая с непатогенным кузеном туберкулеза M. по имени M. smegmatis, команда использовала форму мутанта бактерий, которые испытали недостаток в части RbpA, который взаимодействует с fidaxomicin.
Когда выставлено fidaxomicin, нормальные микобактерии не могли вырасти. Мутанты, однако, смогли процветать несмотря на присутствие антибиотика и пошли об умножении, как обычно, подтвердив то, что уже подозревали исследователи: тот RbpA – основная часть механизма, который делает эти микробы уязвимыми для препарата.
Лекарственные химики могли бы быть в состоянии использовать это понимание, как fidaxomicin работает, чтобы проектировать версии антибиотика, которые поглощены через пищеварительный тракт, или определить другие наркотики, которые также связывают в кармане RNAP и взаимодействуют с RpbA. Антибиотики, которые требуют, чтобы RbpA работал, были бы очень полезны, так как они убьют только избранную группу бактерий, которые содержат RbpA. Антибиотики, которые убивают без разбора, могут вызвать значительный сопутствующий ущерб, уничтожив доброжелательные бактерии и породив сопротивление среди более опасных.
В то же время, потому что весь бактериальный RNAP обладает тем же самым карманом, который fidaxomicin использует в качестве его связывающего участка, разработчики препарата могли бы также быть в состоянии использовать структурные данные команды, чтобы развивать антибиотики, которые убивают жуков, которые не полагаются на RbpA вообще.«Наша надежда состоит в том, что фармацевтические фирмы будут использовать эти исследования в качестве платформы для изменения и проектирования антибактериальных препаратов», говорит Кэмпбелл. «Они могли использовать структуры, которые мы проанализировали, чтобы проектировать антибиотики, которые только запретят микобактерии, но они могли, вероятно, также проектировать антибиотики широкого спектра действия, которые убьют широкий спектр других бактерий».