Мобильный ген под названием NpmA был обнаружен в бактериях E. coli, выделенных у японского пациента несколько лет назад. Глобальное распространение NpmA и связанных с ним ферментов устойчивости к антибиотикам может вывести из строя целый класс инструментов, которые врачи используют для борьбы с серьезными или опасными для жизни инфекциями.Используя рентгеновскую кристаллографию, исследователи из Медицинской школы Университета Эмори сделали снимок в атомном масштабе того, как фермент, кодируемый NpmA, взаимодействует с частью рибосомы, белковых фабрик, необходимых для функционирования всех клеток. NpmA вносит крошечные химические изменения, которые делают рибосомы и бактерии устойчивыми к действию лекарств.
Результаты, опубликованные в PNAS Early Edition, дают ключ к разгадке угрозы, которую представляет NpmA, но также выявляют потенциальные цели для разработки лекарств, которые могут преодолеть резистентность этой группы ферментов.Первый автор статьи — доктор философии Джек Данкл. Соавторами являются доцент биохимии Кристин Данэм, доктор философии и доцент биохимии Грэм Конн, доктор философии.Врачи обычно используют аминогликозидные антибиотики только при серьезных инфекциях, поскольку они могут быть токсичными для почек и внутреннего уха.
Но растущая проблема устойчивости к другим типам антибиотиков вызвала новый интерес к клиническому применению аминогликозидов.Примеры аминогликозидов включают: стрептомицин (первое антибиотическое средство от туберкулеза), канамицин, тобрамицин (часто применяемый при муковисцидозе), гентамицин и неомицин.Аминогликозиды связываются с рибосомами, препятствуя производству белка бактериями.
Большинство мобильных генов, которые придают устойчивость к аминогликозидам, химически изменяют антибиотики и активны только против некоторых антибиотиков. Вместо этого фермент, кодируемый NpmA, модифицирует рибосому, чтобы аминогликозидные антибиотики больше не мешали ей. Вот почему это опаснее.Еще одна особенность NpmA, которая делает его опасным, заключается в том, что он распознает структурные особенности, общие для всех бактериальных рибосом.
Информация, полученная командой Эмори, предполагает, что NpmA, обнаруженный в кишечной палочке, может легко работать с другими типами бактерий.Структуры одной рибосомы и одного фермента NpmA уже были доступны; команде Эмори удалось захватить их вместе в «докаталитическом состоянии».
Аминогликозиды естественным образом вырабатываются определенными типами почвенных бактерий против других бактерий, и бактерии-продуценты должны вырабатывать фермент устойчивости, чтобы предотвратить самоотравление. По словам Конна, ученые предполагают, что гены, кодирующие этот тип ферментов устойчивости у патогенных бактерий, были изначально получены от производителя аминогликозидов.