Cтраница 3
Первоначально возникающую у бактерий устойчивость к антибиотикам и другим лекарственным веществам называли привыканием. Затем выяснилось, что появление резистентности бактерий к лекарственным препаратам связано с изменением в геноме и представляет собой наследственное явление. Обнаружена устойчивость одной и той же культуры бактерий к нескольким лекарственным веществам - множественная устойчивость - и показано наличие у резистентных к антибиотикам бактерий фактора резистентности, обладающего транс-миссивностью. Для обозначения этого фактора в начале 60 - х годов был предложен символ R ( англ. Позже доказано, что R-фактор представляет собой плазмиду, передающуюся при конъюгации от одного поколения к другому. R - ф акто-ры - комплексное образование, состоящее из секс-фактора, отвечающего за перенос, и генома, детерминирующего лекарственную устойчивость. [31]
Полученная сначала сельскохозяйственными животными передающаяся устойчивость к лекарствам сейчас обнаружена у бактерий кишечной микрофлоры человека. Сальмонелльная инфекция скота, успешно излечиваемая терапевтическими дозами антибиотиков, на первый взгляд не вызывает тревоги. Однако эти бактерии тоже могут приобрести передающуюся устойчивость. Попадая к человеку через зараженное мясо, сальмонеллы, содержащие R-фактор, могут передавать его нормальным комменсальным микроорганизмам, живущим в желудочно-кишечном тракте человека, которые, в свою очередь, передадут эту устойчивость патогенным энтеробактериям человека. Этот кажущийся бесконечным порочный круг может повторяться с многими антибиотиками, в результате чего будут возникать более сложные R-факторы с множественной устойчивостью. Благодаря этому механизму многие патогенные микробы теперь проявляют возросшую устойчивость к антибиотикам. В последние десятилетия это вызвало к жизни ряд исследований, в которых препараты молочнокислых бактерий использовались как безопасная альтернатива низким дозам антибиотиков для предотвращения и, возможно, лечения желудочных расстройств, вызванных стрессом, у сельскохозяйственных животных. [32]
Почему в природе так широко распространены гены, обеспечивающие инактивацию столь необычных молекул, как антибиотики. Возможно, это объясняется тем, что гены устойчивости к антибиотикам в обычной ситуации выполняют какие-то нормальные биосинтетические функции, но наличие в среде антибиотиков приводит к отбору мутантов, гены которых способны обеспечивать их инактивацию. Тем не менее до конца не ясно, почему факторы, обеспечивающие устойчивость к лекарственным препаратам, появляются так часто именно в популяции, обработанной антибиотиком. Поскольку R-факторы переносят гены, ответственные за синтез ферментов, изменяющих специфические участки антибиотика, иногда удается химически изменить эти участки таким образом, чтобы они больше не участвовали в ферментативной реакции, индуцируемой R-фактором. [33]
R-фактор имеет цитоплазматическую природу. Он никогда не возникает самопроизвольно в результате мутации, а передается от одних клеток к другим. Акридиновые красители элиминируют его из клеток. Удвоение R-фактора происходит в такт с удвоением хромосомы. В некоторых случаях он интегрирует с хромосомой и передается с хромосомными генами. По этим свойствам F - и R-факторы весьма сходны. [34]
Проблема резистентности микроорганизмов к антибиотикам является весьма актуальной. Резистентность может быть вызвана, например, отсутствием у микроорганизма биохимической мишени антибиотика тогда обычно говорят о его невосприимчивости. Друюй фактор заключается в изменении проницаемости клеточной стенки для антибиотика. Основной же, наиболее распространенный путь инактивации антибиотиков состоит в их химической модификации специфическими ферментами устойчивых микроорганизмов: пептидазами, гидролизующими пептидные связи ( например, р-лактамазами), а также ацетилтрансферазами, фосфотрансферазами и аденилтрансферазами, инактнвирующими антибиотики путем ацилирования или алкилнрования. Выработка устойчивости микроорганизма к антибиотику происходит путем мутаций и последующего отбора устойчивых штаммов. Более распространенной является вне хромосомная устойчивость, связанная с R-факторами ( плазмидами) ( см. с. [35]
Почему в природе так широко распространены гены, обеспечивающие инактивацию столь необычных молекул, как антибиотики. Возможно, это объясняется тем, что гены устойчивости к антибиотикам в обычной ситуации выполняют какие-то нормальные биосинтетические функции, но наличие в среде антибиотиков приводит к отбору мутантов, гены которых способны обеспечивать их инактивацию. Тем не менее до конца не ясно, почему факторы, обеспечивающие устойчивость к лекарственным препаратам, появляются так часто именно в популяции, обработанной антибиотиком. Поскольку R-факторы переносят гены, ответственные за синтез ферментов, изменяющих специфические участки антибиотика, иногда удается химически изменить эти участки таким образом, чтобы они больше не участвовали в ферментативной реакции, индуцируемой R-фактором. [36]
Объем вычислений, требуемый для определения поверхностной кристаллографии с помощью метода ДМЭ, в самом деле может быть очень высоким. Допустим, например, что у нас есть свидетельства, что поверхность, элементарная ячейка которой содержит два атома, подвергается перестройке в трех самых верхних атомных слоях. Если межатомные расстояния полностью произвольны ( самый общий случай), то для того, чтобы точно задать положение каждого атома, требуется брать по три координаты. Таким образом, каждый слой требует для однозначного определения шести атомных координат, а вся поверхность - 18 атомных координат. Необходимо выполнить ДМЭ-расчеты для множества всевозможных комбинаций из 18-ти координат и сравнить результаты с экспериментальными данными. Необходимо иметь количественную меру степени согласия между рассчитанными и экспериментальными кривыми I ( V) и использовать ее для нахождения таких атомных координат, которые дают наилучшее согласие между теорией и экспериментом. Эта мера называется R-фактором - по аналогии с параметром, существующем в рентгеновской дифракции и используемым в объемной кристаллографии. Обычно Л - фактор определяется таким образом, чтобы он принимал минимальное значение при наилучшем согласии между теорией и экспериментом. Все 18 атомных координат и Д - фактор вместе образуют 19-мерное пространство, в котором нужно вести поиск минимума для Л - фактора. Трудность еще и в том, что это пространство подобно многомерному горному хребту, где имеются пики, долины, чаши и седловины. Проблема состоит в том, чтобы найти минимум в этом многопараметрическом пространстве, границы которого задаются максимальными допустимыми значениями каждой из атомных координат. Это одна из задач нелинейной оптимизации - области, которая сама еще требует изучения. [37]