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Cell:研究及发现:青霉素杀灭细菌的新型作用机制

来源:生物谷 2014-12-08 11:56

2014年12月8日 讯 /生物谷BIOON/ --1928年,科学家们发现了青霉素(盘尼西林),其作为一种最古老、使用最广泛的抗生素,可以通过攻击细菌细胞壁上的特殊酶类从而促进细菌死亡,使得人类免于感染。近日,刊登在国际著名杂志Cell上的一篇研究论文中,来自哈佛大学医学院的研究人员通过研究揭示了青霉素对细菌实施毁灭性攻击的一种新策略,或可帮助开发抵御细菌耐药性产生的新疗法。

文章中,研究者利用了一种特殊的青霉素衍生物来靶向作用细菌细胞壁上的一种特殊酶类的装配,结果研究者发现,利用青霉素靶向作用细菌细胞壁上的这种非必需酶类可以杀灭细菌的细胞,而这种酶类的移除对细菌完全没有伤害,但是当其存在时被青霉素进行结合就会引发细胞死亡。

于是研究人员进一步研究青霉素如何抑制这种酶类进而引发对细菌产生“毒害”作用,研究者发现细菌仍然可以持续产生新的细胞壁链,但是由于细胞壁片段之间被阻断了,所以新形成的细胞壁会快速被降解;青霉素是一种强大的抗生素,但其容易受到细菌耐药的影响,当细菌产生一种名为β内酰胺酶的酶类时其就会分解β内酰胺类抗生素,从而阻断该类抗生素对细菌的靶向杀灭作用。

本文研究中研究者揭示了青霉素对细菌的一种新型作用机制,后期他们还将继续研究揭示细菌如何开启β内酰胺酶来阻断青霉素的杀灭作用,一种名为可溶性的裂解转糖基酶(Soluble Lytic Transglycosylase,SLT)的酶类或许可以帮助细菌来抵御抗生素的作用;最后研究者表示,如今我们知道了更多的β内酰胺类抗生素的作用,其或许还可以帮助我们寻找更多的靶向作用细胞壁的新药分子以及开发更多的治疗细菌性感染的疗法。(生物谷Bioon.com)

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Beta-Lactam Antibiotics Induce a Lethal Malfunctioning of the Bacterial Cell Wall Synthesis Machinery

Hongbaek Cho, Tsuyoshi Uehara2, Thomas G. Bernhardt

Penicillin and related beta-lactams comprise one of our oldest and most widely used antibiotic therapies. These drugs have long been known to target enzymes called penicillin-binding proteins (PBPs) that build the bacterial cell wall. Investigating the downstream consequences of target inhibition and how they contribute to the lethal action of these important drugs, we demonstrate that beta-lactams do more than just inhibit the PBPs as is commonly believed. Rather, they induce a toxic malfunctioning of their target biosynthetic machinery involving a futile cycle of cell wall synthesis and degradation, thereby depleting cellular resources and bolstering their killing activity. Characterization of this mode of action additionally revealed a quality control function for enzymes that cleave bonds in the cell wall matrix. The results thus provide insight into the mechanism of cell wall assembly and suggest how best to interfere with the process for future antibiotic development.

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