Оксфордские ученые впервые сняли на видео, как природа создает пенициллин
Исследователи из Оксфордского университета и их международные коллеги впервые увидели в реальном времени, как фермент собирает молекулу пенициллина. Работа опубликована в журнале Nature Catalysis. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Ученые использовали рентгеновские лазеры на свободных электронах, чтобы проследить за ферментом изопенициллин-N-синтазой (IPNS). Этот фермент превращает линейную пептидную цепочку в бета-лактамное кольцо — ключевой элемент пенициллина, который разрушает стенки бактерий. Раньше промежуточные стадии этой реакции были слишком быстрыми, чтобы их можно было увидеть.
Команда поместила тысячи микроскопических кристаллов фермента на движущуюся ленту шириной 2 мм. Когда лента попадала в камеру с кислородом, реакция запускалась, а лазер делал снимки с атомарным разрешением. Соединив тысячи кадров, исследователи получили «молекулярный фильм» — впервые удалось зафиксировать тиоальдегидный интермедиат и монокольцевой бета-лактам, которые существуют лишь доли секунды.
Оказалось, что молекулы воды внутри фермента направляют реакцию, а сам фермент меняет форму, помогая химическому процессу. Это открытие закрывает вопрос, который оставался без ответа более 40 лет.
Работа важна на фоне роста устойчивости бактерий к антибиотикам: сегодня одна из шести бактериальных инфекций не лечится стандартными препаратами. Понимание того, как природа строит пенициллин, поможет создавать новые антибиотики и улучшать существующие.
Профессор Кристофер Скофилд, старший автор работы, отметил: «Пенициллин сформировал современную медицину, но нам еще многое предстоит узнать о том, как природа строит эту важную структуру».
