С момента своего изобретения лекарства помогали человечеству преодолевать бактериальные инфекции, которые до этого были смертельными.
Пневмония, туберкулез, тиф и еще десятки болезней стало возможным преодолеть благодаря открытию пенициллина, пишет Tokar.ua.
Впрочем, чрезмерное использование антибиотиков напрямую угрожает здоровью людей, поэтому необходимо понимать принцип их работы. Собственно, с этого и начнем.
По своей природе антибиотики — молекулы полуестественного (а порой синтетического) происхождения, которые тормозят развитие и здоровый рост бактерий. Их массовое производство началось во времена Второй мировой. Их производили грибы и бактерии, которые сами имели иммунитет к ним.
Самые популярные сегодня антибиотики сохранили сотням миллионам человек несколько десятков лет жизни.
Рибосомы
В общем, антибиотики действуют замедлителями химических реакций рибосом — своеобразной молекулярной фабрики, где накапливаются белки всех живых организмов.
Самих рибосом изучают уже почти столетие, однако интерес к ним оживился благодаря прогрессу в изготовлении лекарств. Дело в том, что именно рибосомы становятся мишенью для большинства антибиотиков, которые используются современные врачи.
Попав в рибосомы, антибиотики замедляют конкретные или общие реакции, а порой совершенно предотвращают тем реакции. Иначе говоря, антибиотики замедляют процесс биосинтеза белка рибосом, в результате чего производятся неправильные для бактерии белки и она погибает.
К счастью, ученым удалось глубже понять биосинтез белка, в частности благодаря знанию об ингибиторах, то есть замедлителях химических реакций. Принцип достаточно прост: когда мы замедляем определенные реакции в рибосоме, мы получаем новые данные о ее молекулярном принципе действия. К примеру, некоторые антибиотики ингибировали влияние при трех- или четырехкратных дозах, или наоборот — в сверхмалых количествах. Это позволило нам понять, как антибиотик действует при разных обстоятельствах и где именно вредит нашему организму.
Самый простой метод исследования антибиотика — вырастить бактерии, убить их антибиотиком и исследовать период их умирания.
Белок и биосинтез
Конечно же, современные исследования используют гораздо более сложные подходы. Например, разделяют процессы каждого нарушения и исследуют репликацию ДНК. Более глубокие исследования стали доступными широкому кругу ученых, когда технологии позволили изучать рибосомы рентгеновской кристаллографией. За них потом присудили и Нобелевскую по химии.
Пленившись успехом, ученые разделились на два лагеря: сторонники конца исследований и энтузиасты новой эры.
Первые советовали переходить к изучению чего-то другого, а вторые пропагандировали начало новой эры изучения рибосом. Дело в том, что эта технология позволяла только взять рибосому, добавить к ней различные субстраты и несколько РНК для считывания информации. Сам по себе процесс оставался неизвестным. Собственно, благодаря рентгеновскому аппарату, занавес открылся и наши знания о реакции бактерий на антибиотики углубились.
Структурный метод, один из самых популярных на сегодня, получил свое название благодаря возможности исследовать структуру рибосомы во время действия антибиотиков.
Впоследствии появились методы криоэлектронной микроскопии, которые помогли нам получить структуру с высоким разрешением. По ряду параметров эти методы уже вытеснили кристаллографией и теперь мы можем смотреть прямо в молекулярную архитектуру во время действия антибиотика. Когда-то для этого требовались годы, сегодня — дни.
Бактерии не сдаются
Бактерии умеют привыкать к антибиотикам, усложняя и удлиняя процесс лечения. Болезни, дают осложнения, что нередко приводит даже к инвалидности. Этому есть несколько объяснений.
Бактерии умеют мутировать прямую в рибосоме, меняя свою белковую структуру. В это время антибиотик (то есть ингибитор) просто становится бесполезным, ведь его действие направлено на структуру, которая уже меняется. Мутировав, этот новый тип организма (известный сегодня как штамм) начинает размножаться еще быстрее.
из-за этого Преодолеть его становится еще сложнее
Эволюция повлияла не только на людей, но и на микроорганизмы, которые приспособились к сложным условиям. Так, антибиотики для такого братства — не проблема. Поэтому любой новый антибиотик постоянно порождает новый штамм, устойчивый к препарату. Такая вот биологическая сансара.
Единственный выход — постоянно разрабатывать новые типы антибиотиков, которые продлят время до появления будущего штамма.
В начале мы упомянули, что современные антибиотики являются полуестественными и синтетическими. Это связано с тем, что новые антибиотики изобретают, исследуя живые бактерии.
Впрочем, сегодня набирает обороты рациональный дизайн — исследования структуры рибосомы и ее активной зоны, чтобы самим изобрести молекулу, автоматически замедляющую любые реакции.
Надеемся, что такие открытия уже совсем скоро будут спасать все больше человеческих жизней.
Смотрите также:
Читайте далее:
Лекарство от коронавируса: французские ученые заявили об эффективном препарате в борьбе с SARS-CoV-2.
