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当地时间1月18日，《自然•化学生物学》杂志发表论文称，美国芝加哥伊利诺伊大学（UIC）的研究人员对细菌核糖体结构进行高分辨率测定后发现，单个水分子可能是细菌产生抗生素耐药性的原因——也是潜在解决方案。
具有药物抗性的致病菌被称作耐药菌。在美国，每年有数百万人感染耐药菌，其中数千人因此死亡。开发新药物是降低耐药性影响的关键。
“我们要做的第一件事，就是更好地理解抗生素的作用原理，并且搞清楚那些‘坏细菌’是如何获得耐药性的。”该论文的合著者、UIC药学院的药学教Alexander Mankin说。
与Mankin 合作的Yury Polikanov是UIC文理学院生物科学副教授，他一直在研究当今临床上最流行的一种抗生素——大环内酯类抗生素的作用机制。
“大环内酯类抗生素是最成功的抗生素之一，它通常被用于治疗在社区传播的感染——人们总是能够从社区医生那里拿到大环内酯类抗生素，如阿奇霉素。”Polikanov说，“大环内酯类药物通过进入细菌并与细菌内的蛋白质合成机器——核糖体结合而起作用。一旦结合，这种药物便可以阻止核糖体制造新的蛋白质，从而阻止细菌的生长和复制。然而，耐药菌可以通过改变核糖体，使药物无法再与它们结合。”
经过两个实验室的多年合作，UIC研究人员最终理解了大环内酯类药物如何与核糖体结合，细菌如何对大环内酯类药物作出反应并逐渐产生耐药性。他们还学会了捕捉抗生素入侵核糖体时的高分辨率图像。
“我们比较了对药物敏感的细菌和耐药细菌的核糖体高分辨率结构，注意到来自耐药细菌的核糖体中不存在紧密结合抗生素所需的水分子。在耐药细菌的核糖体中，根本没有预留这个水分子的空间。”Polikanov说。
研究人员发现，水分子是连接核糖体和抗生素的“桥梁”。在耐药细菌改变其核糖体的化学组成后，核糖体与药物之间的这种“桥梁”就无法建立。虽然科学界早就猜到敏感菌和耐药菌的核糖体结构差异十分重要，但为什么这种差异会阻止药物生效，此前一直是个谜。Mankin表示：“这项研究首次令人信服地解释了为什么大环内酯类药物不能与耐药细菌的核糖体相结合。”
研究人员对这一发现感到非常兴奋，它将为无需水分子“桥梁”的新型抗生素研发提供信息，创造便利。
科界原创
编译：橘子
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然•化学生物学》
期刊编号：1552-4450
原文链接：
https://phys.org/news/2021-01-mechanisms-antibiotic-resistance.html
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