Thuốc kháng sinh, cresomycin, được mô tả trong tạp chí khoa học, có tác dụng ức chế hiệu quả vi khuẩn gây bệnh có khả năng kháng với nhiều loại thuốc chống vi trùng thường được kê đơn.

Loại kháng sinh mới đầy hứa hẹn này là phát hiện mới nhất trong nghiên cứu hợp tác lâu dài giữa nhóm nghiên cứu của GS. Yury Polikanov tại UIC và các đồng nghiệp tại Harvard. Các nhà khoa học của UIC cung cấp những hiểu biết quan trọng về cơ chế và cấu trúc tế bào giúp các nhà nghiên cứu tại Harvard thiết kế và tổng hợp các loại thuốc mới.

Khi phát triển loại kháng sinh mới này, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc có bao nhiêu loại kháng sinh tương tác với mục tiêu tế bào thông thường-ribosome-và cách vi khuẩn kháng thuốc biến đổi ribosome của chúng để tự vệ.

Hơn một nửa số kháng sinh ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh bằng cách can thiệp vào quá trình sinh tổng hợp protein của chúng - một quá trình phức tạp được xúc tác bởi ribosome, giống như "máy in 3D tạo ra tất cả các protein trong tế bào", Polikanov nói. Thuốc kháng sinh liên kết với ribosome của vi khuẩn và phá vỡ quá trình sản xuất protein này, khiến vi khuẩn xâm nhập bị tiêu diệt.

Nhưng nhiều loài vi khuẩn đã tiến hóa để chống lại cuộc tấn công này. Để phòng vệ, chúng can thiệp vào hoạt động của kháng sinh bằng cách thêm một nhóm methyl gồm một nguyên tử carbon và ba nguyên tử hydro vào ribosome của chúng.

Ban đầu, các nhà khoa học suy đoán cách phòng vệ của vi khuẩn chỉ đơn giản là ngăn chặn vật lý tại vị trí nơi thuốc liên kết với ribosome. Nhưng họ đã tìm thấy một câu chuyện phức tạp hơn và những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature Chemical Biology.

Dùng phương pháp tinh thể học tia X để hình dung các ribosome kháng thuốc với độ chính xác cấp độ nguyên tử, họ đã phát hiện ra hai chiến thuật phòng thủ của chúng. Nhóm chất methyl ngăn chặn vị trí liên kết về mặt vật lý, nhưng nó cũng làm thay đổi hình dạng phần "ruột" bên trong ribosome, làm gián đoạn thêm hoạt động của kháng sinh. Sau đó, phòng thí nghiệm của Polikanov đã sử dụng phương pháp tinh thể học tia X để nghiên cứu cách thức một số loại thuốc, bao gồm cả một loại thuốc được công bố trên tạp chí Nature bởi sự hợp tác của UIC/Harvard vào năm 2021, để phá vỡ dạng kháng vi khuẩn phổ biến này.

Cresomycin, loại kháng sinh mới, là chất tổng hợp. Nó được tổ chức trước để tránh sự can thiệp của nhóm chất methyl và gắn chặt vào ribosome, làm gián đoạn chức năng của chúng. Quá trình này liên quan đến việc khóa thuốc thành một dạng được tối ưu hóa trước để liên kết với ribosome, giúp thuốc vượt qua sự phòng vệ của vi khuẩn.

Polikanov nói: “Nó chỉ đơn giản là liên kết với các ribosome và hoạt động như thể nó không quan tâm liệu có methyl hóa hay không. Nó vượt qua một số loại kháng thuốc phổ biến nhất một cách dễ dàng".

Trong các thí nghiệm trên động vật được tiến hành tại Harvard, loại thuốc này có tác dụng bảo vệ chống lại nhiễm trùng do các chủng gây bệnh phổ biến đa kháng thuốc bao gồm Staphylococcus aureus, Escherichia coli và Pseudomonas aeruginosa. Dựa trên những kết quả đầy hứa hẹn này, bước tiếp theo sẽ là đánh giá hiệu quả và độ an toàn của cresomycin ở người.

Polikanov cho hay: “Nếu không có cấu trúc, chúng ta sẽ không biết về cách các loại thuốc này liên kết và tác động lên các ribosome kháng thuốc đã sửa đổi. Các cấu trúc mà chúng tôi xác định được đã cung cấp cái nhìn sâu sắc cơ bản về cơ chế phân tử cho phép các loại thuốc này tránh được tình trạng kháng thuốc”.