Naujas modelis atskleidžia galimybę pumpuoti antibiotikus į bakterijas

Anonim

Mokslininkai iš Viskonsino ir Madisono universiteto Biochemijos departamento nustatė, kad mobilusis siurblys, kuris, žinoma, perkelia vaistus, tokius kaip E. coli bakterijų antibiotikai, taip pat gali atsinešti juos ir atverti naujas kovos su bakterijomis tyrimo linijas.

Atradimas galėjo perrašyti beveik 50 metų galvoti apie tai, kaip tokie vežėjai veikia ląstelėje.

Ląstelės turi įeiti ir išimti skirtingas medžiagas išgyventi. Norėdami tai padaryti, jie naudoja skirtingus transporterio baltymus savo ląstelių membranose, kurių dauguma yra varomi tuo, kas vadinama protono varomoji jėga. Protono varomoji jėga yra nukreipta į bakterijos ląstelės viduje, o tai reiškia, kad protonai natūraliai nori perkelti į ląstelę iš išorės ir tai padaryti, jei jiems yra kelias. Šie transporteriai leidžia išmatuotą protonų judėjimą į ląstelę ir mainais protonams judėti, vaistų molekulės išsiunčiamos.

Ilgai buvo manoma, kad šis sujungtas protonų (į) ir vaistų (išvežtų) perdavimas buvo labai griežtas. Vis dėlto tyrime, paskelbtame šiandien (2017 m. Lapkričio 7 d.) Žurnale " Proceedings of the National Academy of Sciences", UW-Madisono biochemijos profesorius Katherine Henzler-Wildman ir bendradarbiai Vašingtono universiteto medicinos mokykloje Šv. Luiso teigė, kad E. coli mažo daugelio vaistų atsparumo transporterio, vadinamo EmrE, protonų ir vaistų judesiai nėra taip griežtai susieti. Šis vežėjas faktiškai taip pat gali judėti vaistus ir protonus visoje membranoje toje pačioje kryptyje, taip pat priešingą kryptį - įvedant galimybę judėti molekulių tiek į kamerą, tiek iš jos.

Pasak mokslininkų, ši smulkmena turi didelių pasekmių. Modeliai, kuriuos mokslininkai panaudojo beveik 50 metų, norėdami suvokti, kaip šie vežėjai dirba, neatsižvelgia į naujus duomenis. Tai taip pat reiškia, kad vaistus galima pumpuoti į ląstelę.

"Ilgalaikiai padariniai yra tai, kad šis daugiapakopis vežėjas yra grįžtamasis", - sako Henzler-Wildmanas. "Taigi, vietoj to, kad išsiurbtų narkotikus, kad suteiktų pasipriešinimą, jūs turite galimybę jį panaudoti narkotikų išpjaustymui, kad nužudytumėte bakterijas. Įtraukimas į narkotikus yra didelė problema, todėl tai yra nauja sritis, kurią reikia ištirti".

Ji priduria, kad šis tyrimas ir jo ankstesni darbai rodo, kad manipuliuodamos aplinkos sąlygomis arba pačiu vaistu, tyrėjai gali kontroliuoti ne tik transporto greitį, bet ir jo kryptį, bent jau laboratorijos mėgintuvėliuose. Pasakė ji, bandydamas tai patvirtinti bakterijose, yra vienas iš tolesnių žingsnių.

"Pradėjome su labai fundamentaliuoju mokslu klausimą" kaip šie vežėjai dirba? " ir pasikliauja šia tikrai vertimo kryptimi ", - sako ji. "Žmonės bandė nukreipti tokius siurblius, kad sustabdytų antibiotikų atsparumą antibiotikams, kuriuos jau turime veiksmingai. Tai rodo, kad jūs galėtumėte ne tik sustabdyti, bet iš tikrųjų naudoti šiuos siurblius, kad vaistų į ląstelę būtų naujas vaistų įvedimo mechanizmas ".

Šis konkretus transporteris yra daugelyje bakterijų. Keista, mokslininkai dar nežino savo realios funkcijos ląstelėje. Nors ji išpilsto antibiotikus, tai nėra pagrindinis transporteris, kuris padeda E. coli atsparumui antibiotikams, ir yra įmanoma, kad kiti tikslai dar neatrastų. Jie tik nustatė, kad perneša daugybę molekulių iš dažiklių į antibiotikus.

"Bakterijos nuolat kariauja viena su kita, todėl galbūt ji vaidina vaidmenį atsparumo vaistams", - sako Henzler-Wildmanas. "Tačiau jis taip pat galėjo pervežti kažką, ką mes nepatikrinome, ar galbūt jis dirba su pH pasipriešinimu. Dar nesumažėjome."

Tradiciškai modelis, naudojamas šiam transportuotojui apibūdinti, buvo "grynasis mainų modelis", kuris reikalavo griežto, reguliuojamo protonų judėjimo ir vaisto priešinga kryptimi. Vis dėlto šio proceso tikrovė seka "gyvenimo netvarkingumo" mantra.

"Henzler-Wildman" siūlo naują modelį, pavadintą "laisvo keitimosi modeliu", kuriame deriniai ir transporto kryptis yra daug lankstesni ir daug daugiau galimybių nei anksčiau. Jie panaudojo magnetinio rezonanso duomenis, kad vizualizuotų šiuos specifinius ir anksčiau nežinomus vežėjo judesius. Tada jie studijavo, kaip tiksliai vežėjas reaguoja į mėgintuvėlį, kai, pavyzdžiui, jis yra veikiamas antibiotikų, siekiant patvirtinti, kad jis veikia taip, kaip struktūros parodė.

"Reikės pertvarkyti modelį ir iš esmės perrašyti vadovėlį apie tai, ką mes žinojome apie vežėjus, iš tiesų pakeis mūsų manymu", - sako ji. "Aš iš tikrųjų ketinu mokyti šį dokumentą mūsų inžinerijos magistro kursuose, nes tai yra tokia gera istorija, kaip modelio galas gali apriboti jūsų mąstymą ir eksperimentus, o jūs tikrai praleidžiate svarbių dalykų".

menu
menu