Các nhà hóa học Nga phát hiện ra hợp chất mở đường cho một thế hệ kháng sinh mới

Các nhà hóa sinh học từ Đại học Tổng hợp Quốc gia Moskva mang tên M. V. Lomonosov cùng với các đồng nghiệp từ Đức và Hoa Kỳ đã phát hiện cơ chế hoạt động của phân tử tetracenomycin ảnh hưởng đến các ribosome tổng hợp protein ở vi khuẩn. Các chất đang được nghiên cứu có thể trở thành cơ sở cho việc phát triển một thế hệ kháng sinh mới đầy hứa hẹn.

© Fotolia / capifrutta

Khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn là một trong những vấn đề chính của nền y học hiện đại và ngành chăm sóc sức khỏe, vấn đề này trở nên trầm trọng hơn từ năm này sang năm khác. Sự đề kháng với các kháng sinh xuất hiện một cách tự nhiên do đột biến tùy ý hoặc do sử dụng thuốc chống vi trùng không đúng cách. Theo WHO, việc điều trị nhiều bệnh truyền nhiễm - viêm phổi, lao, nhiễm trùng máu, bệnh lây nhiễm từ thực phẩm - trở nên khó khăn hơn và đôi khi không thể chữa khỏi bởi vì tính hiệu quả của các loại thuốc kháng sinh truyền thống đã giảm đi, vì thế các nhà khoa học phải tìm ra những thứ mới.

Hầu hết các loại thuốc kháng khuẩn được biết đến đều nhằm mục đích ngăn chặn các quá trình hoạt động quan trọng nhất của vi khuẩn: tổng hợp axit nucleic, protein và thành tế bào.

Các chuyên gia của Khoa Hóa học, Viện Sinh học - Lý - Hóa mang tên A.N. Belozersky và Viện Gene học chức năng của Đại học quốc gia MSU, Trung tâm Skoltech, Đại học Hamburg (Đức) và Đại học Illinois (Hoa Kỳ) đã nghiên cứu cơ chế hoạt động ở cấp phân tử trong quá trình hợp chất tetracenomycin ảnh hưởng đến ribosome của các vi khuẩn tổng hợp protein.

Chất kháng sinh Tetracenomycin được phát hiện và ứng dụng cách đây hơn 40 năm. Trong một thời gian dài, các nhà khoa học cho rằng, tác dụng kháng sinh của chất này là do tiếp xúc với DNA của vi khuẩn. Các tác giả của nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tetracenomycin tác động lên các tiểu đơn vị lớn của ribosome chứ không phải lên vật liệu di truyền của tế bào. Cấu trúc của tetracenomycin tương tự như nhóm kháng sinh tetracycline đã được nghiên cứu kỹ, nó cũng phá vỡ sự tổng hợp protein, nhưng liên kết với một phần khác của ribosome.

Đồng thời, hóa ra phân tử tetracenomycin ức chế sự dịch chuyển của protein từ ribosome của cả vi khuẩn và người, nghĩa là loại kháng sinh này có thể gây nguy hiểm cho con người. Các nhà khoa học giả định rằng, việc sửa đổi tetracenomycin có thể làm giảm độc tính tế bào của nó.

"Điểm thú vị nhất là chúng tôi đã tìm thấy một vị trí mới, nơi kháng sinh gắn vào ribosome. Do đó, các đột biến ở các phần khác nhau của ribosome có khả năng đề kháng thuốc kháng sinh không ảnh hưởng đến liên kết tetracenomycin, nghĩa là không có “cross-resistance” là khả năng chịu đựng chất kháng sinh do tiếp xúc với chất hoạt động tương tự. Việc phát hiện ra vị trí mới mở đường cho việc sửa đổi và cải thiện kháng sinh", - thông cáo báo chí của Đại học MSU dẫn lời tác giả đầu tiên của bài báo - ông Ilya Osterman, nhà nghiên cứu cao cấp tại Khoa Hóa học của Đại học MSU và là nhà nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm Skoltech.

Aromatic polyketides, bao gồm tetracenomycin, là một trong những nhóm kháng sinh nổi tiếng nhất được phát hiện vào giữa thế kỷ 20, đang được sử dụng rộng rãi trong y học cùng với penicillin.

Một trong những đại diện của nhóm này - tetracenomycin X - ngăn chặn sự tổng hợp protein ở vi khuẩn, trong khi đó nó không có tính kháng chéo các chất ức chế tổng hợp protein đã được biết đến, tức là các chủng vi khuẩn sẽ không đề kháng nó.

Phân tử đang được nghiên cứu có một tính năng quan trọng. Sự gắn kết của tetracenomycin với ribosome xảy ra ở các vị trí độc nhất – trên cơ sở nucleotide trong protein của tiểu đơn vị ribosome mà các kháng sinh khác không thể tiếp cận với, điều này mở ra triển vọng tốt cho việc khắc phục tình trạng kháng kháng sinh ở vi khuẩn.

Công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nhận được khoản tài trợ chung từ Quỹ Khoa học Nga và Cơ quan hỗ trợ Nghiên cứu DFG của Đức.