抗生物質の作用機序

生物学者博士ドーピングはリボソーム、タンパク質生合成装置および抗生物質に対する細菌の耐性株の作用機序について通知します 。

抗生物質は、細菌の生育を阻害する天然分子、半合成または合成の小分子である。 抗生物質の大量生産と使用は、1943年の第二次世界大戦中に始まりました。抗生物質自体は耐性があり、他の細菌に対して競争上の優位性を提供する細菌や真菌によって産生される既知の抗生物質のほとんどです。 抗生物質の発見は医学に革命をもたらし、数十年の比較的安全な存在を人類に提供しています。

抗生物質の作用機序

特定のタイプの抗生物質は、タンパク質合成装置のインヒビターおよび中心部（リボソーム）として作用する。 リボソーム（リボソーム）は、一種の工場で、2.5メガダルトン以上の重さと約200オングストロームの直径を持つ大型の分子機械で、すべての生きている生物の細胞内のタンパク質になります。 リボソームは1950年代に研究されていますが、今日、この分野の研究は再生を経験しています。 それが細菌のリボソームであるという事実のために、タンパク質原核生物（細菌）細胞生合成装置の研究への関心は、治療に使用される多くの種類の抗生物質の標的である。

抗生物質はリボソームに結合し、リボソームによって触媒される個々の反応を阻害する、すなわち遅くするかまたは防止する。 それらは、天然のリガンドの結合部位と競合することができ、またはリボソームの特異的立体構造をブロックすることができる。 リボソームの個々の構造要素は、それが天然基質と相互作用し、タンパク質生合成の複雑なプロセスを提供することを可能にする配座移動性を有する。 しかし、いくつかの抗生物質は特定の反応を阻害することがあります。 これにより、タンパク質の合成が停止または正しく開始されます。 結果として、異常なタンパク質が産生され、これが細菌細胞死を引き起こす。

科学者たちはタンパク質生合成の研究において多くの進歩を遂げることができました。 個々の反応を阻害することにより、リボソームの作用の分子メカニズムに関する新しい情報を得ることができる。 一方、阻害の分子メカニズムを決定することができます。 例えば、いくつかの抗生物質では、インビトロで研究された分子メカニズムを提案した。 このメカニズムは、治療における実際の使用よりも数桁高い濃度で阻害効果を提供している。 実験は別の反応を発見し、低濃度で抗生物質を阻害する。 我々は複数のステップがある場合、その抗生物質効果の一つであることは明らかです。 しかし、すべての反応が確認するのが難しいので、抗生物質がその破壊的効果を発揮する場所を正確に見出すことは困難である。すべての反応が研究にかなりの時間とリソースを必要としていることを確認します。 抗生物質の作用を調べることができるいくつかのレベルがあります。 最もシンプルに成長する細菌細胞は、抗生物質を添加し、細胞がどう死に至ったかを見る。 しかし、この方法は、それがどうなったかは分かりません。 ビタミンB12シアノコバラミン注射 - DNA作りのために非常に不可欠です。

蛋白質の生合成装置

セルで影響を受けたプロセスを分割するには、いくつかのアプローチがあります。 典型的には、DNA複製、転写または翻訳に関連するプロセス。 それが放送に関連するプロセスであることがわかった場合、タンパク質合成システムの精製された成分、すなわちリボソーム、トランスファーRNAなどを使用すると、インビトロでの方法である開発された技術の武器を使用することができます。タンパク質伸長因子。 この場合、システムは既知のコンポーネントのみを追加し、そのようなシステムで何が起こっているのかを正確に知ることができます。 そして、阻害剤を添加し、それが触れる反応を分析することができます。

メソッドの範囲はかなり広いです。 最近のタンパク質生合成研究のブームは、X線結晶学によって得られた最初の完全な3次元構造のリボソームである2000年代に起こった。 2009年のこれらの研究の間、彼はノーベル化学賞を受賞しました。 この時点で、研究者は2つのキャンプに分割されました。 1つのグループは未解決の問題が残っていると考えていました。研究を最小限に抑えて何か他のことをすることができます。 もう一つのグループの科学者は、分子メカニズムが不明であるため、すべてが始まったと信じています。 空間構造を受け取る前に、機能的研究はブラックボックスの研究に似ていた。 リボソームに基質、メッセンジャーRNA（培地）、転写RNAを加え、得られたポリペプチドを出力する。 このプロセスの途中で何が起こったのかは不明です。 構造情報の出現により、初めて科学者は実験をより直接的に行うことができました。 今我々はどこのタンパク質、どこのヌクレオチドがあるのか知っています。 それで、我々は、どのようにして一つまたは他の機能的中心、誘導指向性突然変異誘発およびそれが特定の反応にどのように影響するかを調べることができる。

第1の空間構造の発生直後に、リボソームが抗生物質と組み合わせられた構造であった。 その後、私は、この抗生物質が関連している中心の、彼が影響を与えることができる場所の最初の理解の中で生まれました。 そして、これらの生化学的、生物物理学的研究は新しい命を見出した。 開発された構造的方法は、リボソームの研究に多大な影響を与えてきた。後に、極低温電子顕微鏡法があり、これは、約2.5〜3オングストロームの非常に高い分解能を有する大きな巨大分子錯体の空間構造を得ることも可能にする。 方法は、徐々に結晶学を置き換える低温電子顕微鏡法、それを超えたいくつかのパラメータです。 今では、機能複合体を組み立てて、関連する抗生物質のどこを見るか、その分子メカニズムのメカニズムを仮定することができます。 これまでのように、構造情報の取得に数年ではなく数日で済むことが重要です。 これはもちろん、莫大な科学技術の進歩です。

抗生物質に対する細菌耐性

2014年の世界保健機関（WHO）の報告書によると、毎年、米国で約23,000人（EUでは約25,000人）が抗生物質に耐性のある細菌株によって引き起こされる感染と関連しています。 感染症は、直接的および間接的な経済的被害（数十億ドル）を引き起こします。

最初の抗生物質は、前世紀の40年代に診療所で使用されました。 その後、新たなクラスの抗生物質があり、数年後に抗生物質に耐性の細菌株が見つかった。

この安定性には多くの理由があります。 第一に、細菌は突然変異することができる。 突然変異はリボソームRNAまたはタンパク質中に生じ、リガンドの特性を変化させる。 したがって、同じまたは近くの場所に結合する抗生物質である阻害剤は、単にそのような重要な効果を提供することを止める。 この突然変異株が競合優位性を獲得し、増殖を開始した後。

進化的に古代の生物としての細菌は、困難な環境条件に適応することを学んだ。 彼らは抗菌剤、抗生物質に対する耐性を発揮する効果的な方法を持っていますので、治療に抗生物質があるとすぐに、しばらくしてから安定した菌株があり、抗生物質が機能しなくなることを期待しなければなりません。

テトラサイクリンの広範な使用および最初の信頼性の高い菌株の前から、それは約9歳であった。 また、メチシリンの施用開始から耐性菌の検出までは2年しかかかりませんでした。 最近の歴史において、いくつかの抗生物質は、適用開始後、翌年の耐性株の出現を記録した。 事実上不可能にする闘いの最後のポイント。 武器を常に補充して新薬を開発するための新しいクラスの抗生物質の開発に真剣な注意を払うことだけができます。

新しい抗生物質の開発

現在治療に使用されている抗生物質のほとんどは、天然物質または特定の天然物質の誘導体です。 ほんの数種類の抗生物質 - 化学物質によって発明された、完全に合成された物質。

新しい抗生物質の開発にはいくつかのアプローチがあります。 基本的に、微生物が生産する物質（細菌や真菌のいずれか）をスクリーニングすることにより、新しい阻害剤を見つけようとしています。 このような物質が合成される可能性が高いので、細菌や真菌によって放出される物質だけを分類することが可能である。 今日知られている抗生物質のほとんどがこのように検出されています。 別の方法 - 合理的な設計、すなわち、リボソームの構造に関するデータの使用、活性部位の構造、および特定の機能的中心と相互作用し、反応を阻害する分子を作り出そうとする試み。 さらに、両方のアプローチを組み合わせることができます。