Majdnem amint felfedezték a penicillint, több mint 70 évvel ezelőtt, bizonyos baktériumok megtanulták, hogyan kell ellenállni ennek az általános antibiotikumnak. Ezek a rezisztens baktériumok béta-laktamázt termelnek, egy olyan enzimet, amely gyorsan lebontja a penicillint. Most, hét évtizeddel később, a Chicagói Egyetem tudósai Marvin W. Makinen, Ph.D. biokémia és molekuláris biológia professzora vezetésével felfedezték, hogy a b-laktamázok pontosan hogyan deaktiválják a penicillint.
A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóirat március 28-i számában közzétett eredményeik jobb antibiotikum-tervezést eredményezhetnek.
"Bár nem tudjuk megjósolni, hogy ezek az eredmények hogyan vezethetnek az antibiotikumok javulásához, a penicillin reakcióképességét szabályozó kémiai elvek, amelyeket megtaláltunk, alapvető fontosságúak a farmakológiai jelentőségű vegyületek megtervezéséhez" - mondja Makinen.
A penicillin-rezisztens mikroorganizmusok jelenleg a kórházban szerzett fertőzések legfontosabb forrásai közé tartoznak. Egyes baktériumok megszerezték a genetikai tervet egy nagyon hatékony cinktartalmú b-laktamáz enzim előállításához, amellyel egyre gyakrabban találkoznak a kórházakban és a közösségben.
Makinen és munkatársai a penicillin és a b-laktamáz enzim egyes atomjai közötti elektrosztatikus erők elemzését és kölcsönhatásuk számítási szimulációját alkalmazták. Arra a következtetésre jutottak, hogy a b-laktamáz a korábban gondolttól eltérő módon támadja meg a penicillint.
Egy érintetlen penicillin molekula tartalmaz egy jellegzetes szegmenst, amelyet b-laktámgyűrűként ismerünk.A gyűrűben lévő egyik fontos kötés megsemmisülése a penicillin inaktiválását okozza. De ahelyett, hogy a b-laktamáz megszakítaná a kötést egy kulcsfontosságú szénatom megtámadásával, amely a kötés részét képezi, a b-laktamáz tönkreteszi a kötést úgy, hogy először egyetlen protont ad hozzá, hogy destabilizálja és könnyebben felszakadjon.
"A penicillin és a b-laktamázok kölcsönhatásának kémiai és fizikai alapjainak pontosabb ismerete segít a szerkezet alapú gyógyszertervezésben" - mondja Makinen.
