З моменту винайдення антибіотики допомагали людству долати бактеріальні інфекції, які до того були смертельними. Пневмонія, туберкульоз, тиф і ще десятки хвороб можна здолати завдяки відкриттю, про історію якого ми вже писали.

Утім, надмірне використання антибіотиків прямо загрожує людському здоров’ю, тому необхідно розуміти принцип їхньої роботи. Власне, з цього й почнемо.

За своєю природою антибіотики — молекули напівприродного (а часом синтетичного) походження, які гальмують розвиток та здорове зростання бактерій. Їхнє масове виробництво розпочалося за часів Другої світової. Їх продукували гриби та бактерії, які самі мали імунітет до них. Найпопулярніші сьогодні антибіотики зберегли сотням мільйонів людей кілька десятків років життя.

Рибосома та її мешканці🔬

Загалом, антибіотики діють сповільнювачами хімічних реакцій рибосоми — своєрідної молекулярної фабрики, де накопичуються білки усіх живих організмів. Самі рибосоми вивчають вже майже століття, проте інтерес до них пожвавився завдяки прогресу у виготовленні антибіотиків. Річ у тім, що саме рибосоми стають мішенню для більшості антибіотиків, що їх використовують сучасні лікарі.

Потрапивши до рибосоми, вони уповільнюють конкретні чи загальні реакції, а часом геть запобігають тим реакціям. Інакше кажучи, антибіотики уповільнюють процес біосинтезу білка рибосоми, внаслідок чого продукуються неправильні для бактерії білки, і вона гине.

На щастя, науковцям вдалося глибше зрозуміти біосинтез білка, зокрема завдяки знанню про інгібітори, себто сповільнювачі хімічних реакцій. Принцип досить простий: коли ми сповільнюємо певні реакції у рибосомі, ми отримуємо нові дані про її молекулярний принцип дії. До прикладу, деякі антибіотики інгібували вплив при три- або чотирикратних дозах, або навпаки у надмалих кількостях. Це дозволило нам зрозуміти, як антибіотик діє за різних обставин, і де шкодить нашому організму.

Найпростіший метод дослідження антибіотика — виростити бактерії, вбити їх антибіотиком, і дослідити період їхнього вмирання.

Білок та біосинтез🧫

Звісно ж, сучасні дослідження використовують набагато складніші підходи. Наприклад, розділяють процеси кожного порушення і досліджують реплікацію ДНК. Глибші дослідження стали доступними широкому колу науковців, коли технології дозволили вивчати рибосоми рентгенівською кристалографією. За них потім присудили й Нобелівську з хімії.

Хронологія людських досліджень антибіотиків.

Зачарувавшись успіхом, науковці розділилися на два табори: прихильники кінця досліджень та ентузіасти нової ери. Перші радили переходити до вивчення чогось іншого, а другі пропагували початок нової ери вивчення рибосом. Річ у тім, що до цього технології дозволяли лише взяти рибосому, додати до неї різні субстрати та кілька РНК для зчитування інформації. Сам по собі процес залишався невідомим. Власне, завдяки рентгенівському апарату, завіса відкрилась, і наші знання про реакції бактерій на антибіотики поглибилися.

Структурний метод, один з найпопулярніших сьогодні, отримав свою назву завдяки можливості досліджувати структуру рибосоми під час дії антибіотиків.

Згодом з’явилися методи кріоелектронної мікроскопії, які допомогли нам отримувати структуру із високою роздільною здатністю. За низкою параметрів ці методи вже витіснили кристалографію, і тепер ми можемо дивитися прямо у молекулярну архітектуру під час дії антибіотика. Колись це тривало роки, сьогодні — дні.

Бактерії не здаються🦠

Бактерії вміють звикати до  антибіотиків, ускладнюючи й подовжуючи лікування. Хвороби, що дають ускладнення, нерідко призводять навіть до інвалідності. Цьому є кілька пояснень.

Бактерії вміють мутувати пряму у рибосомі, змінюючи свою білкову структуру. У цей час антибіотик (себто інгібітор) просто стає марним, адже його дія спрямована на структуру, яка вже змінюється. Мутувавши, цей новий тип організмів (відомий сьогодні як штам) починає розмножуватися ще швидше. Здолати його стає ще складніше.

Еволюція вплинула не тільки на людей, але й на мікроорганізми, які пристосувалися до складних умов. Отож, антибіотики для такого панства — не проблема. Через це будь-який новий антибіотик невпинно породжує новий штам, стійкий до препарату. Така от біологічна сансара. Єдиний вихід — невпинно розробляти нові типи антибіотиків, які подовжать час до появи майбутнього штаму.

На початку ми згадали, що сучасні антибіотики є напівприродними та синтетичними. Це пов’язано із тим, що нові антибіотики винаходять, досліджуючи живі бактерії. Утім, сьогодні набирає обертів раціональний дизайн — дослідження структури рибосоми та її активної зони, аби самим винайти молекулу, що автоматично сповільнюватиме будь-які реакції. Сподіваємося, такі відкриття вже зовсім скоро рятуватимуть дедалі більше людських життів. Бувайте здорові!

Підтримайте Токар
50 грн.

10% середньостатистичної статті,
або ж пів дня роботи нашого сервера

Підтримати
Ось вона, нагода стати причетним до розвитку незалежних медіа!
Коменти