伊利諾大學芝加哥分校和哈佛大學的研究人員創造了一種抗生素，它可能為醫學提供一種新的工具，用來對付抗藥性細菌及其引發的疾病。《科學》雜誌上介紹的抗生素”Cresomycin”能有效抑制對許多常用抗菌藥物產生抗藥性的病原菌。

UIC 生物科學副教授尤里-波利卡諾夫（Yury Polikanov）的研究小組與哈佛大學的同事建立了長期研究合作關係，最新發現了這種前景廣闊的新型抗生素。UIC 的科學家提供了對細胞機制和結構的重要見解，幫助哈佛大學的研究人員設計和合成新藥。

在開發這種新型抗生素的過程中，研究小組重點研究了許多抗生素是如何與一個共同的細胞目標–核醣體相互作用的，以及抗藥性細菌是如何改造它們的核醣體來保護自己的。

波利卡諾夫說：”半數以上的抗生素都是透過幹擾病原菌的蛋白質生物合成來抑制其生長的，這是一個由核醣體催化的複雜過程。抗生素與細菌核醣體結合，破壞了這種蛋白質製造過程，導致細菌入侵者死亡。”

但是，許多細菌物種進化出了簡單的防禦措施來抵禦這種攻擊。其中一種防禦方法是，它們在核醣體上添加一個由一個碳原子和三個氫原子組成的甲基，幹擾抗生素的活性。

科學家推測，這種防禦只是細菌在物理上阻塞了藥物與核醣體結合的部位，”就像在椅子上放了個大頭針”，波利卡諾夫說。但他們發現了一個更複雜的狀況，他們在最近發表於《自然-化學生物學》（Nature Chemical Biology）的一篇論文中對此進行了描述。

研究人員透過使用一種名為X 射線晶體學的方法，以近乎原子級的精度觀察抗藥性核醣體，他們發現了兩種防禦策略。他們發現，甲基不僅能物理性阻斷結合位點，還能改變核醣體內部”內臟”的形狀，進一步破壞抗生素的活性。

克服細菌防禦

隨後，波利卡諾夫的實驗室利用X 射線晶體學研究了某些藥物是如何規避這種常見的細菌抗藥性的，其中包括2021 年由UIC/哈佛大學合作發表在《自然》雜誌上的一種藥物。

波利卡諾夫說：”透過確定抗生素與兩種抗藥性核醣體相互作用的實際結構，我們看到了現有結構數據或電腦建模無法預測的東西。看到一次總比聽到一千次要好，我們的結構對於設計這種前景廣闊的新型抗生素以及了解它如何設法擺脫最常見類型的抗藥性非常重要。”

新抗生素”Cresomycin”是人工合成的。它經過預先組織，可以避開甲基基團的干擾，強力附著在核醣體上，破壞核醣體的功能。這個過程包括將藥物鎖定為預先優化的形狀，以便與核醣體結合，從而幫助它繞過細菌的防禦。它只是與核醣體結合，就好像它並不關心是否存在這種甲基化，如此一來能輕鬆克服幾種最常見的抗藥性。

Cresomycin的巨大潛力

在哈佛大學進行的動物實驗中，這種藥物能防止金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和綠膿桿菌等常見致病菌多重抗藥性菌株的感染。基於這些令人鼓舞的結果，下一步將對Cresomycin在人體內的有效性和安全性進行評估。即使在這早期階段，這個過程也證明了結構生物學在設計下一代抗生素和其他救命藥物中的關鍵作用。

波利卡諾夫說：『如果沒有這些結構，我們就無法了解這些藥物是如何與經過修飾的抗藥性核醣體結合併發揮作用的。我們確定的結構讓我們從根本上了解了這些藥物逃避抗藥性的分子機制。”

編譯來源：ScitechDaily