Penisilin G’nin kimyasal yapısı. Beş üyeli tiazolidin halkasının kükürt ve azotu sırasıyla sarı ve mavi olarak gösterilmiştir. Görüntü, tiazolidin halkasının ve kaynaşmış dört üyeli β-laktamın aynı düzlemde olmadığını göstermektedir.
Penisilin de dâhil olmak üzere β-laktam antibiyotiklerin MRSA’yı öldürmesine izin veren mekanizma ilk kez ortaya çıktı.
Sheffield Üniversitesi tarafından yönetilen uluslararası bir araştırma ekibi, β-laktam antibiyotiklerin hücre duvarında, hücre büyüdükçe genişleyen ve sonunda bakterileri öldüren delikler oluşturarak MRSA’yı (Metisilin Dirençli S. aureus) öldürdüğünü keşfetti.
Bu deliklerin büyümesi, hücre duvarının bozulmasına ve bakterilerin ölümüne yol açar ki bilim insanları şimdi antibiyotiğe dirençli süper böcekler için yeni tedaviler bulmak için bundan yararlanmayı planlıyor.
β-laktam antibiyotiklerinin hücre duvarı büyümesini önleyerek çalıştığı önceden biliniyordu, ancak tam olarak nasıl öldürdükleri şimdiye kadar gizemini korumuştu.
Sheffield Üniversitesi Biyolojik Bilimler Okulu’ndan Profesör Simon Foster şunları söyledi: “Sınıfındaki penisilin ve diğer antibiyotikler 80 yılı aşkın süredir insan sağlığının merkezinde yer alıyor ve 200 milyondan fazla hayat kurtardı. Bununla birlikte, kullanımları, antimikrobiyal direncin küresel yayılımı nedeniyle ciddi şekilde tehdit altındadır.
Süperbug MRSA’ya odaklanan araştırmamız, antibiyotiklerin hücre duvarını kaplayan ve büyümeyle ilişkili süreçlerin bir parçası olarak yavaş yavaş genişleyen ve sonunda bakterileri öldüren küçük deliklerin oluşumuna yol açtığını ortaya koydu. Ayrıca deliklerin yapımında yer alan bazı enzimleri de belirledik.
“Bulgularımız, mevcut antibiyotiklerin nasıl çalıştığını anlamanın kalbine ulaşıyor ve küresel antimikrobiyal direnç salgını karşısında daha ileri tedavi gelişmeleri için bize yeni yollar sunuyor.”
Bu bilgiyi ve enzimlerin nasıl kontrol edildiğini anlayan bilim insanları, S. aureus’a karşı yeni bir kombinasyon tedavisinin etkinliğini de gösterdiler.
Ekip, bakteri hücre duvarının büyüme ve bölünme sırasında nasıl genişlediğine ilişkin basit bir modelle çalıştı. Bu büyüme, penisilin gibi antibiyotikler tarafından engellendiğinde ne olduğuna dair bir hipotez oluşturdu. Bu modellemeye dair tahminler, yüksek çözünürlüklü atomik kuvvet mikroskobu dâhil olmak üzere moleküler yaklaşımların bir kombinasyonu kullanılarak test edildi.
Proje, Çin’deki Xiamen Üniversitesi, Çek Cumhuriyeti’ndeki Masaryk Üniversitesi ve Kanada’daki McMaster Üniversitesi’ndeki grupları içeren uluslararası, disiplinler arası bir çaba olarak Sheffield Üniversitesi tarafından yönetildi.
1930’da, penisilinin tedavi olarak ilk belgelenmiş kullanımı, Üniversitenin Patoloji Departmanı üyesi Cecil George Paine tarafından Sheffield’de gerçekleştirilmişti. Londra’daki St Mary’s Hastanesi Tıp Fakültesi’nde okurken, öğretim görevlisi Alexander Fleming’ın verdiği penisilin üreten bir kalıptan ham filtrat ile iki bebekte göz enfeksiyonunu tedavi etti.
Kaynak: Demonstration of the role of cell wall homeostasis in growth and the action of bactericidal antibiotics, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2106022118.
Orijinal makale: Phys.org
