artykuły
Udostępnij

Jak działa penicylina?

Choć odkryto ją w 1928 r., to wciąż skrywa przed nami swoje tajemnice. Penicylina – czy po prawie stu latach od odkrycia udało się nareszcie dowiedzieć, jak dokładnie działa?

Jak działa penicylina?

Penicylina jest jednym z najstarszych i najdłużej stosowanych antybiotyków. Od dawna wiadomo, że mechanizm jej działania opiera się na reakcji z jednym z enzymów, zaangażowanych w budowę ściany komórkowej. Ściana ta trzyma w ryzach całą komórkę bakteryjną – bez niej te drobnoustroje umierają. Nieznany był jednak dotąd dokładny, molekularny sposób działania penicyliny i innych beta-laktamów.

I ta wiedza prawdopodobnie nie byłaby potrzebna, gdyby nie narastająca w galopującym tempie w przeciągu ostatniej dekady antybiotykooporność. Bakterie nauczyły się, jak się przed nami bronić. Badacze nie ustają w poszukiwaniach nowych związków, które mogą mieć działanie antybiotyczne, lecz prawda jest taka, że dotychczas w przypadku wielu już stosowanych substancji sami nie wiemy, dlaczego działają. Odpowiedzenie na pytanie o dokładny mechanizm biobójczego działania znanych antybiotyków może być początkiem walki z opornością bakterii na nasze terapie.

 

Cegiełki i spoiwa

Ściana komórkowa u bakterii powstaje w dwóch etapach. W pierwszym z nich syntezowane są nici połączonych ze sobą cukrów (cegiełki), które w drugim etapie są ze sobą spajane przy użyciu łączników (spoiwa) w przestrzenną strukturę. Dotychczas udało się ustalić, że antybiotyki beta-laktamowe zaburzają etap łączenia podjednostek polisacharydowych, co prowadzi do osłabienia ściany komórkowej i śmierci komórki. To tak jakby w obecności antybiotyku bakterie budowały ścianę komórkową z ułożonych jedna na drugiej cegiełek, lecz bez zaprawy pomiędzy nimi. Nie wiedziano jednak, co dzieje się po etapie przyłączenia antybiotyku do enzymu i jak dokładnie dochodzi do rozpadu komórki.

Na te ostatnie pytania postanowił znaleźć odpowiedzi prof. Thomas Bernhardt z Harwardzkiej Szkoły Medycznej. Wraz z dr Hongbeakiem Cho przeprowadzili szereg eksperymentów, które zapoczątkowały nowy rozdział w historii antybiotyków. Udowodnili, że działanie tych bakteriobójczych związków jest bardziej skomplikowane niż dotychczas przypuszczano.

 

Skuteczny zabójca

Prof. Bernhardt i dr Cho w swoim eksperymencie wykorzystali specyficzną pochodną penicyliny, którą przyłącza się tylko do jednego z enzymów w szlaku syntezy ściany komórkowej. Dodatkowo, przy użyciu narzędzi inżynierii genetycznej zmodyfikowali materiał genetyczny bakterii Escherichia coli tak, aby atakowany przez penicylinę enzym był enzymem szlaku alternatywnego. Bowiem w każdej komórce określony produkt reakcji (białko, polisacharyd czy właśnie ściana komórkowa) najczęściej może być otrzymywany na różnych drogach syntezy. Badacze z Harwardu zmusili komórkę bateryjną, aby jeden ze szlaków syntezy był wyciszony i nie był dominującym sposobem na otrzymywanie ściany komórkowej. Oznacza to, że usunięcie tego enzymu z komórki nie spowoduje jej śmierci.

Ku zdziwieniu naukowców połączenie penicyliny z tym zbędnym do przeżycia enzymem nadal prowadziło do śmierci komórki tak, jakby był on istotny w dominującym szlaku syntezy. To odkrycie było wielką zagadką – bo przecież usunięcie enzymu nie powodowało śmierci komórki, a jego połączenie z lekiem już tak.

 

Zagadka rozwiązana

Naukowcy odkryli, że źródłem problemu komórki bakteryjnej był fakt, że lek nie tylko spowalniał pracę enzymu, lecz również modyfikował otrzymywane w wyniku jego pracy produkty tak, że stawały się dla bakterii toksynami. Bakterie nadal wytwarzały nici cukrowe, lecz z powodu zablokowania produkcji ich łączników łańcuchy polisacharydowe musiały być degradowane, a produkty tej degradacji szkodziły komórce.

Dodatkowo odkryto, że wystarczy zmodyfikowanie przez lek jednego ze szlaków syntezy, aby komórka wykorzystała swoje zasoby składników odżywczych i nie była w stanie wyprodukować ściany komórkowej w innym szlaku. Tym samym antybiotyk przestał być tylko inhibitorem dla jednego enzymu, a stał się inhibitorem całego procesu. To bardzo ważna informacja z punktu widzenia walki z antybiotykoopornością bakterii, dająca nadzieję na opanowanie jednego z największych problemów współczesnej służby zdrowia.

 

Agnieszka Mielcarek

 

Na podstawie:

Hongbaek Cho, Tsuyoshi Uehara, Thomas G. Bernhard, Beta-Lactam Antibiotics Induce a Lethal Malfunctioning of the Bacterial Cell Wall Synthesis Machinery. Cell Vol. 159, Issue 6, p1300–1311, 4. 12. 2014

gorący temat
Newsletter
Wprowadź swój adres e-mail

Administratorem podanych powyżej danych osobowych jest PFM.PL S.A. z siedzibą w Toruniu, ul. Szosa Bydgoska 58. W razie wyrażenia zgody Pani/Pana dane osobowe będą przetwarzane przez PFM.PL S.A. w celu realizacji usługi newslettera (zawierającego m.in. informacje handlowe i marketingowe o produktach i usługach własnych administratora danych oraz podmiotów z nim współpracujących ). Przysługuje Pani/Panu prawo dostępu do treści swoich danych oraz ich poprawiania. Podanie adresu e-mail jest dobrowolne, przy czym niezbędne do korzystania z newslettera.

Oświadczam, że zapoznałem się z Regulaminem i akceptuję jego postanowienia.

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych ( tj. adres e-mail ) przez PFM.PL S.A. z siedzibą w Toruniu, ul. Szosa Bydgoska 58 w celu przesyłania newslettera (zawierającego m.in. informacje handlowe i marketingowe o produktach i usługach własnych administratora danych oraz podmiotów z nim współpracujących ), zgodnie z ustawą o ochronie danych osobowych z dnia 29 sierpnia 1997 roku (t.j. Dz.U. 2016 r. poz. 922 z późn. zm.).

Wyrażam zgodę na otrzymywanie newslettera zawierającego informacje handlowe w rozumieniu ustawy z dnia 18 lipca 2002 r. o świadczeniu usług drogą elektroniczną (t.j. Dz. U. 2016 r. poz. 1030 z późn. zm.) na podany powyżej adres poczty elektronicznej, wysyłanych przez PFM.PL S.A. w imieniu własnym oraz na zlecenie podmiotów współpracujących.

Wyrażam zgodę na używanie przez PFM.PL S.A. z siedzibą w Toruniu, ul. Szosa Bydgoska 58 telekomunikacyjnych urządzeń końcowych i automatycznych systemów wywołujących dla celów marketingu bezpośredniego zgodnie z art. 172 ustawy z dnia 16 lipca 2004 r. Prawo telekomunikacyjne (t.j. Dz. U. z 2014 r. poz. 243 z późn. zm.).

Błąd. Wypełnij poprawnie wymagane pola.
REJESTRACJA
Typ konta
Specjalizacja
 
 
Alergologia
Anestezjologia
Chirurgia
Dermatologia i wenerologia
Diabetolog
Endokrynologia
Farmakologia kliniczna
Gastroenterologia
Geriatria
Ginekologia
Hematologia
Immunologia
Internista
Kardiologia
Medycyna
Nefrologia
Okulistyka
Onkologia
Ortopedia
Otorynolaryngologia
Pediatria
POZ
Psychiatria
Reumatologia
Transplantologia
Urologia
Numer PWZ
Imię
Nazwisko
Adres e-mail (login)
Hasło
Powtórz hasło

Administratorem danych osobowych jest PFM.PL S.A. z siedzibą w Toruniu, ul. Szosa Bydgoska 58. Dane osobowe przetwarzane będą w zakresie dostępu i korzystania z Portalu, a także w celach handlowych, marketingowych, edukacyjnych i statystycznych i nie będą udostępniane innym odbiorcom, zgodnie z Ustawą o ochronie danych osobowych z dnia 29 sierpnia 1997 roku (t.j. Dz.U. 2015 poz. 2135 ze zm.).

Użytkownicy Portalu mają prawo dostępu do treści swoich danych oraz ich poprawiania.

Podanie danych osobowych jest dobrowolne, ale niezbędne do realizacji wskazanych wyżej celów.

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych podanych przeze mnie w toku rejestracji w zakresie dostępu i korzystania z Portalu.

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych podanych w powyższym formularzu w celach marketingowych produktów i usług własnych oraz podmiotów współpracujących.

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych podanych w powyższym formularzu w celach edukacyjnych.

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych podanych w powyższym formularzu w celach statystycznych.

Wyrażam zgodę na otrzymywanie informacji handlowych drogą elektroniczną na podany powyżej adres poczty elektronicznej, wysyłanych przez PFM.PL S.A. w imieniu własnym oraz na zlecenie podmiotów współpracujących, zgodnie z Ustawą o świadczeniu usług drogą elektroniczną z dnia 18 lipca 2002 r. (t.j. Dz. U. z 2013 r. poz. 1422, z 2015 r. poz. 1844).

Wyrażam zgodę na używanie automatycznych systemów wywołujących dla celów marketingu bezpośredniego, zgodnie z ustawą Prawo telekomunikacyjne z dnia 16 lipca 2004 r. (t.j. Dz. U. z 2014 r. poz. 243, 827, 1198, z 2015 r. poz. 1069).

Oświadczam, że zapoznałem się z Regulaminem Portalu Farmaceutyczno Medycznego i akceptuję jego postanowienia.

Błąd. Wypełnij poprawnie wymagane pola.