يكي از قديميترين و پركاربردترين آنتيبيوتيكها، حمله به آنزيمهايي است كه ديوار سلولي باكتري را ميسازند. شبكهاي كه غشاء باكتريايي را احاطه كرده و به سلولها يكپارچگي و شكل ميدهد. زماني كه ديوار شكسته ميشود، باكتري ميميرد كه به ما اجازه ميدهد از عفونت بهبود يابيم.
چنانچه مقاوم شدن نسبت به پنيسيلين و ديگر آنتيبيوتيكها به عنوان يك تهديد جدي براي سلامتي انسان در دهههاي اخير پديدار نشود، اين ممكن است پايان داستان باشد. درحالي كه دانشمندان به تحقيق براي آنتيبيوتيكهاي جديد ادامه ميدهند، هنوز خيلي درمورد چگونگي كاركرد نمونه قديمي نميدانند.
يافتههاي محققان نشان ميدهد كه چطور پنيسيلين به وسيله ضربه ويرانگر با باكتري مقابله ميكند، كه ممكن است به راههاي جديد خنثي كردن مقاومت دارو منجر شود. محققان با نگاهي فراتر از هدفهاي شناخته شده پنيسيلين در ديوار سلول، نشان دادند كه اين داروها كاري بيش از فقط مسدود كردن قطعات ديوار سلولي انجام ميدهند. پنيسيلين و انواع آن همچنين نقص عملكردي سمي ماشينوار ديوار سازه سلولي را شكل ميدهند، كه حكمش اين است كه سلول به چرخه بيهوده ساخت و سپس به سرعت نابود كردن آن ديوار، وارد شود. اين مرگ پايين دست مارپيچي باعث آلوده شدن سلولهاي منابعي كه به آن براي بقا نياز دارند ميشود.
توماس برنارد، دانشيار ميكروبشناسي و زيستشناسي ايمني در دانشكده پزشكي هاروارد ميگويد «درمورد بهترين آنتيبيوتيكهايي كه ما در اختيار داريم اين موضوعي معمول به نظر ميرسد آنها فقط آنزيمهايي را كه مورد هدف قرار دادهاند را مهار نميكنند، در حقيقت آنها آن هدف را به چيزي تبديل ميكنند كه هر فعاليتي از خود باقي ميگذارد سمي ميشود. من فكر ميكنم اين براي فهم اينكه دارو چطور كار ميكند مهم باشد، اما اين همچنين به ما در مورد اينكه اساساً چطور باكتري يك ديوار ميسازد آموزش ميدهد بنابراين ما ميتوانيم راههاي جديدي را بيابيم كه ممكن است در آن فرايند همه كاره باشند.»
پنيسيلين و داروهاي مشابه كه لاكتامها ناميده ميشوند از آنتيبيوتيكهاي طبيعي مشتق ميشوند كه توسط قارچهايي توليد شدهاند كه راههاي تأثيرگذار براي كشتن باكتريها را تكامل دادهاند. داروها از اينكه باكتريها ديوار مناسب بسازند جلوگيري ميكنند.
فرايند مونتاژ ديوار دو بخش دارد: سنتز پايههاي جديد از شكرهاي متصل و سپس اتصال آنها به ماتريكس گسترده. داروهاي بتا لاكتوم با مسدود كردن آنزيمها در ساخت اتصالهاي متقابل كه ديوار را تضعيف ميكند، كار ميكنند. ديوار نميتواند با هم نگه داشته شود، بنابراين سلول باكتري منفجر ميشود و ميميرد. اين چهارچوب عمومي تقابل باكتري ـ پنيسيلين شناخته شده است، اما جزئيات ملكولي گم ميشوند. پس از مسدود كردن فرايند اتصال متقابل براي ارتقاي مرگ سلول باكتري چه اتفاقي ميافتد؟ براي درك آن، محققان از مشتقي از پنيسيلين استفاده كردند كه تنها يك آنزيم را در مونتاژ ديوار سلولي هدف قرار ميدهد. حقه آنها اين بود كه به صورت ژنتيكي هدف E. coli مطالعه خود را دستكاري كنند كه اين آنزيم براي زندگي سلول غيرضروري شود.
با كمال شگفتي، دانشمندان مشاهده كردند كه هدف قرار دادن آنزيم غيرضروري با پنيسيلين همچنان سلول را ميكشد. اين يافته كاملاً يك معما بود. آنزيم ميتوانست از سلولها به صورت كامل بدون هيچ آسيبي حذف شود. همچنين، هنگامي كه حاضر بود و در محاصره دارو قرار داشت، سلولها ممكن بود بميرند.
scienceDaily .com
