當地時間1月18日，《自然•化學生物學》雜誌發表論文稱，美國芝加哥伊利諾伊大學（UIC）的研究人員對細菌核糖體結構進行高解析度測定後發現，單個水分子可能是細菌產生抗生素耐藥性的原因——也是潛在解決方案。

具有藥物抗性的致病菌被稱作耐藥菌。在美國，每年有數百萬人感染耐藥菌，其中數千人因此死亡。開發新藥物是降低耐藥性影響的關鍵。

“我們要做的第一件事，就是更好地理解抗生素的作用原理，並且搞清楚那些‘壞細菌’是如何獲得耐藥性的。”該論文的合著者、UIC藥學院的藥學教Alexander Mankin說。

與Mankin 合作的Yury Polikanov是UIC文理學院生物科學副教授，他一直在研究當今臨床上最流行的一種抗生素——大環內酯類抗生素的作用機制。

“大環內酯類抗生素是最成功的抗生素之一，它通常被用於治療在社群傳播的感染——人們總是能夠從社群醫生那裡拿到大環內酯類抗生素，如阿奇黴素。”Polikanov說，“大環內酯類藥物透過進入細菌並與細菌內的蛋白質合成機器——核糖體結合而起作用。一旦結合，這種藥物便可以阻止核糖體制造新的蛋白質，從而阻止細菌的生長和複製。然而，耐藥菌可以透過改變核糖體，使藥物無法再與它們結合。”

經過兩個實驗室的多年合作，UIC研究人員最終理解了大環內酯類藥物如何與核糖體結合，細菌如何對大環內酯類藥物作出反應並逐漸產生耐藥性。他們還學會了捕捉抗生素入侵核糖體時的高解析度影象。

“我們比較了對藥物敏感的細菌和耐藥細菌的核糖體高解析度結構，注意到來自耐藥細菌的核糖體中不存在緊密結合抗生素所需的水分子。在耐藥細菌的核糖體中，根本沒有預留這個水分子的空間。”Polikanov說。

研究人員發現，水分子是連線核糖體和抗生素的“橋樑”。在耐藥細菌改變其核糖體的化學組成後，核糖體與藥物之間的這種“橋樑”就無法建立。雖然科學界早就猜到敏感菌和耐藥菌的核糖體結構差異十分重要，但為什麼這種差異會阻止藥物生效，此前一直是個謎。Mankin表示：“這項研究首次令人信服地解釋了為什麼大環內酯類藥物不能與耐藥細菌的核糖體相結合。”

研究人員對這一發現感到非常興奮，它將為無需水分子“橋樑”的新型抗生素研發提供資訊，創造便利。

編譯：橘子 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊編號：1552-4450

原文連結：https://phys.org/news/2021-01-mechanisms-antibiotic-resistance.html