Nghiên cứu Y - Dược Thứ hai, ngày 2/5/2022

Mô hình mới cho cơ chế kháng khuẩn

Các nhà sinh vật học đã phát hiện ra một loại protein không ổn định có thể tiêu diệt vi khuẩn. Protein này bắt chước hoạt động của aminoglycoside, một loại kháng sinh...có khả năng chỉ ra con đường cho các loại thuốc kháng sinh trong tương lai.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Nhà sinh vật học Paul Freimuth ở Brookhaven, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Việc xác định các mục tiêu mới trong vi khuẩn và các chiến lược thay thế để kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Ông giải thích, vi khuẩn đã và đang phát triển khả năng kháng lại nhiều loại thuốc thường được sử dụng, và nhiều nhà khoa học và bác sĩ đã lo ngại về khả năng bùng phát quy mô lớn do những vi khuẩn kháng kháng sinh này gây ra.

Freimuth cho biết: “Những gì chúng tôi đã khám phá ra còn lâu mới trở thành một loại ma túy, nhưng bước đầu tiên là phải hiểu cơ chế. "Chúng tôi đã xác định được một loại protein duy nhất bắt chước hiệu ứng của một hỗn hợp phức tạp của các protein không ổn định được tạo ra khi vi khuẩn được xử lý bằng aminoglycoside. Điều đó cho chúng tôi một cách để nghiên cứu cơ chế tiêu diệt tế bào vi khuẩn. Sau đó, có thể một họ thuốc ức chế mới có thể được phát triển để làm điều tương tự. "

Các nhà khoa học Brookhaven, những người thường tập trung vào nghiên cứu liên quan đến năng lượng, đã không nghĩ đến sức khỏe con người khi họ bắt đầu dự án này. Họ đã sử dụng vi khuẩn E. col i để nghiên cứu các gen liên quan đến việc xây dựng thành tế bào thực vật. Nghiên cứu đó có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu cách chuyển đổi vật chất thực vật (sinh khối) thành nhiên liệu sinh học hiệu quả hơn.

Nhưng khi họ biểu hiện một gen thực vật cụ thể, tạo điều kiện cho vi khuẩn tạo ra protein, các tế bào ngừng phát triển ngay lập tức.

Freimuth cho biết: "Protein này có tác động độc hại sâu sắc đến các tế bào. Tất cả các tế bào đều chết trong vòng vài phút sau khi bật biểu hiện của gen này".

Hiểu được cơ sở cho sự ức chế nhanh chóng sự phát triển của tế bào này đã làm cho một dự án nghiên cứu lý tưởng cho các thực tập sinh mùa hè làm việc trong phòng thí nghiệm của Freimuth.

Ông nói: “Các sinh viên thực tập có thể chạy thử nghiệm và thấy hiệu quả trong vòng một ngày. Và có lẽ họ có thể giúp tìm ra lý do tại sao một loại protein thực vật lại gây ra thiệt hại nghiêm trọng như vậy.

Đọc sai mã, các protein mở ra

"Đó là khi nó thực sự bắt đầu trở nên thú vị," Freimuth nói.

Nhóm phát hiện ra rằng yếu tố độc hại hoàn toàn không phải là protein thực vật. Đó là một chuỗi các axit amin, các khối cấu tạo của protein, không có ý nghĩa gì.

Sợi dây vô nghĩa này đã bị bung ra do nhầm lẫn khi các ribosome của vi khuẩn (bộ máy tạo ra protein của tế bào) dịch các chữ cái tạo nên mã di truyền "lệch pha". Thay vì đọc mã theo từng phần ba chữ cái mã cho một axit amin cụ thể, ribosome chỉ đọc hai chữ cái thứ hai của một đoạn cộng với chữ cái đầu tiên của bộ ba tiếp theo. Điều đó dẫn đến việc đặt sai các axit amin vào đúng vị trí.


Freimuth cho biết: “Nó sẽ giống như việc đọc một câu bắt đầu ở giữa mỗi từ và nối nó với nửa đầu của từ tiếp theo để tạo ra một chuỗi chữ vô nghĩa”.

Loại protein này nhắc nhở Freimuth về một loại kháng sinh gọi là aminoglycoside. Những loại thuốc kháng sinh này buộc ribosome phạm phải những sai lầm "phân kỳ" tương tự và các loại lỗi khác khi xây dựng protein. Kết quả: tất cả các ribosome của vi khuẩn đều tạo ra các protein gibberish.

Freimuth nói: "Nếu một tế bào vi khuẩn có 50.000 ribosome, mỗi tế bào sẽ tạo ra một loại protein gây dị ứng khác nhau, thì tác động độc hại là do một loại protein gây dị ứng cụ thể hay từ sự kết hợp của nhiều loại?"

Nghiên cứu mới cho thấy rằng chỉ cần một protein không ổn định duy nhất có thể đủ để gây ra tác dụng độc hại.

Điều đó sẽ không quá xa vời. Các chuỗi axit amin vô nghĩa không thể gấp lại đúng cách để trở nên đầy đủ chức năng. Mặc dù các protein bị gấp nếp sai được tạo ra trong tất cả các tế bào do lỗi ngẫu nhiên, chúng thường được phát hiện và loại bỏ hoàn toàn bởi máy móc "kiểm soát chất lượng" ở các tế bào khỏe mạnh. Việc phá vỡ hệ thống kiểm soát chất lượng có thể làm cho các protein không tốt tích tụ, gây bệnh.

Bước tiếp theo là tìm hiểu xem liệu protein thực vật không ổn định có thể kích hoạt hệ thống kiểm soát chất lượng của tế bào vi khuẩn hay không - hoặc bằng cách nào đó ngăn hệ thống đó hoạt động.

Freimuth và nhóm của ông phát hiện ra rằng protein thực vật không ổn định thực sự đã kích hoạt bước đầu tiên trong việc kiểm soát chất lượng protein, nhưng các giai đoạn sau của quá trình cần thiết trực tiếp để phân hủy các protein không ổn định đã bị chặn lại. Họ cũng phát hiện ra rằng sự khác biệt giữa sự sống và cái chết của tế bào phụ thuộc vào tốc độ tạo ra protein không ổn định.

Freimuth cho biết: “Khi các tế bào chứa nhiều bản sao của gen mã hóa cho protein thực vật không ổn định, bộ máy kiểm tra chất lượng đã phát hiện ra protein nhưng không thể phân hủy hoàn toàn nó. Tuy nhiên, khi chúng tôi giảm số lượng bản sao gen, máy móc kiểm tra chất lượng đã có thể loại bỏ protein độc hại và các tế bào vẫn sống sót. "

Ông lưu ý, điều tương tự cũng xảy ra ở các tế bào được điều trị bằng liều kháng sinh aminoglycoside. Ông nói: “Phản ứng kiểm soát chất lượng đã được kích hoạt mạnh mẽ, nhưng các tế bào vẫn có thể tiếp tục phát triển.

Các thí nghiệm này chỉ ra rằng protein thực vật dị thường đơn đã giết chết tế bào theo cơ chế giống như hỗn hợp phức tạp của protein gây dị ứng do kháng sinh aminoglycoside gây ra. Nhưng cơ chế chính xác của sự chết tế bào vẫn còn là một bí ẩn.

Freimuth nói: “Tin tốt là bây giờ chúng ta có một protein duy nhất, với trình tự axit amin đã biết, mà chúng ta có thể sử dụng làm mô hình để khám phá cơ chế đó.

Các nhà khoa học biết rằng các tế bào được điều trị bằng thuốc kháng sinh trở nên rò rỉ, cho phép những thứ như muối thấm vào ở mức độ độc hại. Một giả thuyết cho rằng các protein bị gấp khúc có thể hình thành các kênh mới trong màng tế bào, hoặc cách khác làm kẹt các cổng của các kênh hiện có, cho phép khuếch tán muối và các chất độc hại khác qua màng tế bào.

Freimuth cho biết: “Bước tiếp theo sẽ là xác định cấu trúc của protein phức tạp với các kênh màng, để tìm hiểu xem protein có thể ức chế chức năng kênh bình thường như thế nào.

Điều đó sẽ giúp nâng cao hiểu biết về cách các protein gây dị ứng do thuốc kháng sinh aminoglycoside gây ra tiêu diệt tế bào vi khuẩn - và có thể thông báo cho việc thiết kế các loại thuốc mới để kích hoạt các tác dụng tương tự hoặc tương tự.

Theo Science daily
Tin tức
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Email: contact@thuocbietduoc.com.vn