Sekat antibiotik sintesis protein

Mekanisme tindakan kasugamycin antibiotik telah dijelaskan

Pengikat kasugamycin (Ksg, merah) ke subunit kecil 30S ribosom (kelabu). MRNA ditunjukkan dalam warna hijau, pemula tRNA oren. © MPI untuk Genetik Molekul
membaca dengan kuat

Antibiotik adalah antara senjata yang paling penting terhadap patogen. Tetapi bagaimana sebenarnya mereka bekerja? Wawasan langsung kini diperolehi oleh saintis Jerman dan Jepun. Kerana mereka berjaya menjelaskan struktur subunit ribosom kecil bakteria Thermus thermophilus dengan kasugamycin antibiotik terikat kepadanya. Seperti yang dijelaskan dalam jurnal Nature Structural and Molecular Biology, dua molekul kasugamycin menyekat tapak pengikat mRNA ribosom dengan itu menghalang pengeluaran protein.

Ribosom bertanggungjawab untuk pembentukan protein dalam semua sel. Mereka terdiri daripada dua subunit, subunit kecil (30S), yang bertanggungjawab untuk pengenalan mRNA dan dengan demikian untuk terjemahan kod genetik, dan subunit besar (50S), yang menghubungkan asid amino dalam rantai. Pembentukan protein sangat penting bagi kelangsungan hidup semua organisma, tetapi terdapat beberapa perbezaan antara ribosom bakteria, kulat, tumbuhan dan haiwan. Oleh itu, pengetahuan yang tepat tentang proses sintesis protein dan struktur setiap elemen yang terlibat adalah penting untuk perkembangan antibiotik yang berkesan, yang dapat bertindak, misalnya, hanya jenis sel tertentu seperti bakteria atau kulat, tanpa merosakkan tuan rumah (tumbuhan atau haiwan) yang dijangkiti.

Mengganggu sintesis protein

Para saintis di Institut Max Planck untuk Genetik Molekul di Berlin kini, dengan kerjasama kumpulan penyelidikan Institut RIKEN di Jepun, berjaya menjelaskan struktur subunit 30S kecil ribosom T. thermophilus yang mana kasugamycin antibiotik terikat. Para penyelidik di bawah arahan Dr. Paola Fucini mendapati bahawa dua molekul kasugamycin masing-masing mengikat ke rantau fungsional penting dalam subunit 30S.

Molekul-molekul dengan itu menyekat tapak pengikat untuk mRNA supaya tidak lagi terikat dengan ribosom. Selepas itu, interaksi molekul dengan mRNA terganggu, yang mengangkut asid amino untuk komposisi protein ke ribosom ("tRNA pemula)". Oleh itu, tRNA pemula tidak lagi boleh mengikat ribosom, sintesis Protein sepenuhnya dicegah.

Permohonan dalam bidang pertanian dan perubatan

Penemuan saintis sangat penting terutamanya untuk pertanian. Kasugamycin boleh menembusi membran sel luar bakteria dan kulat, tetapi ia tidak masuk ke dalam sel tumbuhan dan haiwan. Oleh itu, ia digunakan selama bertahun-tahun untuk memerangi apa yang dipanggil tan foliar (Rice Blast Penyakit), penyakit kulat tanaman padi, yang membawa setiap tahun kepada kerugian besar dalam pertanian, terutamanya di Asia. paparan

Struktur baru-baru ini diterbitkan menggambarkan interaksi tepat kasugamisin dengan subunit 30S dan menjelaskan mengapa walaupun perubahan kecil (mutasi) dalam subunit 30S ribosom memberikan perlawanan terhadap antibiotik boleh. Ini membuka jalan bagi perkembangan antibiotik yang lebih berkesan yang dapat mengatasi beberapa rintangan mikrob yang semakin meningkat.

(Institut Max Planck untuk Genetik Molekul, 26.09.2006 - NPO)