Ученым из Гарвардской медицинской школы под руководством Томаса Бернхардтом удалось получить новую информацию о механизме действия пенициллина и других бета-лактамных антибактериальных препаратов, использующихся с 1928 года. Ранее было известно, что пенициллин ингибирует синтез клеточной стенки бактерий, что ведет к гибели микроорганизмов.

Американские исследователи выяснили, как именно работает этот препарат. Создание клеточной стенки включает в себя два этапа: синтез цепей, состоящих из N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты и последующее соединение их в упорядоченные структуры.

Ученые создали производное пенициллина, воздействующее исключительно на определенный фермент, из группы аналогов, участвующих в сборке клеточной стенки. Был создан вариант бактерии E. coli, для которого отсутствие этого фермента в клетках не влияло на жизнедеятельность бактерий. Однако подавление работы этого фермента пенициллином приводило к гибели бактериальных клеток.

Оказалось, что пенициллин не только угнетает активность ферментов-мишеней, но и изменяет их активность таким образом, что в клетке запускается циклический процесс, заключающийся в сборке и разрушении цепей, необходимых для строительства клеточной стенки. Это приводит к истощению энергетических запасов клетки и гибели бактерий.

В ответ на действие пенициллина бактерии синтезируют бета-лактамазы, способные разрушать молекулы препарата. Авторы выяснили, что сигналом к выработке в клетке этих ферментов, является запуск циклической сборки и разрушения мембран.

Исследователи полагают, что полученные ими данные о работе пенициллина, окажутся полезны при разработке новых эффективных антибактериальных средств.