Биологи впервые подробно проследили формирование молекул пенициллина при взаимодействии фермента IPNS с короткими цепочками аминокислот, служащими исходным материалом для антибиотика. Эксперименты позволили выявить две ранее неизвестные стадии этого процесса, передает ТАСС со ссылкой на Оксфордский университет.
Профессор Оксфордского университета Кристофер Шофилд отметил, что механизм природного синтеза пенициллина до сих пор был изучен не полностью. Полученные результаты расширили представления ученых о том, как ферменты с высокой точностью управляют сложными химическими реакциями.
В основе пенициллина и схожих антибиотиков находится бета-лактамное кольцо. Оно состоит из трех атомов углерода и еще одного атома и благодаря строению межатомных связей мешает бактериям формировать компоненты клеточных стенок. Исследователи изучили образование этой структуры при взаимодействии фермента IPNS с молекулами ACV — цепочками из трех соединенных аминокислот.
Для наблюдений ученые применили синхротрон и специальную экспериментальную методику. Обычно исследуемые вещества приходится замораживать и превращать в кристаллы, из-за чего невозможно отслеживать быстрые реакции. Эту проблему решили с помощью своеобразной «кинопленки» с большим числом одинаковых кристаллов, содержащих ACV и фермент IPNS.
После попадания кристаллов в кислородную среду в них одновременно начинался синтез пенициллина. Ленту пропускали через луч синхротронного излучения с заданной скоростью, что позволило проследить развитие реакции. Так исследователи обнаружили две неизвестные промежуточные стадии сборки бета-лактамного кольца и установили важную роль молекул воды, проникающих в центр IPNS.
Собранные сведения могут использоваться при разработке более эффективных способов синтеза бета-лактамных антибиотиков и схожих лекарств. По словам Шофилда, результаты также ускорят создание новых противомикробных молекул, способных подавлять устойчивые к одному или нескольким существующим препаратам бактерии.