Ученые узнали структуру фермента, вызывающего устойчивость к антибиотикам
Международная группа ученых более чем из 120 специалистов, работающих с новейшим рентгеновским лазером European XFEL, сообщила об открытии структуры фермента, ответственного за антибиотикорезистентность. Кроме того, они отметили, что лазер может значительно ускорить проведение экспериментов. Результаты работы были представлены сегодня на сайте исследовательского центра DESY, где находится лазер.
Рентгеновский лазер European XFEL (европейский рентгеновский лазер на свободных электронах) – это новейший комплекс оборудования длиной 3,4 километра, который способен генерировать вспышки рентгеновского излучения каждые 220 наносекунд (0.000000220 сек). Для того чтобы спроецировать трехмерную структуру биомолекулы, такой как фермент, аппарат делает снимки микрокристаллов, растущих из этой молекулы. Как только удается получить достаточное количество снимков с разных ракурсов, можно составить трехмерную модель, которая может помочь узнать многое о том, какое воздействие данная молекула может оказывать. В новой работе ученые описали первый в мире эксперимент, проведенный с использованием European XFEL, в результате которого им удалось открыть структуру бактериального фермента, ответственного за антибиотикорезистентность.
На первом этапе эксперимента ученые поместили в туннель комплекса молекулу лизоцима – фермента из яичного белка, структура которого давно известна. Целью данного этапа являлась проверка работоспособности лазера, ведь было непонятно, окажутся ли расчеты верными, и будет ли оборудование работать согласно плану. Лазер в точности воспроизвел структуру лизоцима в мельчайших деталях – до 0,28 нм (миллионные доли миллиметра). Затем исследователи приступили к изучению бактериального фермента CTX-M-14 бета-лактамазы из бактерии Klebsiella pneumoniae, чьи антибиотикорезистентные штаммы печально известны во всем мире и не поддаются воздействию ни одного из 26 повсеместно применяемых антибиотиков. Рассматриваемый фермент встречается во всех «проблемных» штаммах. С помощью нового лазера ученым удалось выявить структуру CTX-M-14 бета-лактамазы и узнать, какие именно структурные особенности ее поверхности делают антибиотики неэффективными.
Ученые отметили, что с помощью European XFEL можно исследовать самые разные химические процессы, протекающие, в частности, с участием ферментов. Получаемые снимки могут использоваться для создания видеоряда, в котором отображено взаимодействие тех или иных веществ, например, антибиотиков и ферментов. Исследователи также особо подчеркнули, что лазер позволяет получать данные намного с большей скоростью, а значит, быстрее проводить эксперименты.
