32.9. Пенициллин вызывает гибель растущих бактерий, ингибируя синтез клеточных стенок

Пенициллин был открыт в 1928 г. Александером Флемингом (Alexcander Fleming) довольно случайно.

При работе с различными штаммами стафилококка часть чашек с культурами откладывали в лабораторную коллекцию и время от времени просматривали. Поскольку, когда чашки просматривали, их приходилось открывать, в чашки неизбежно попадали из воздуха различные микроорганизмы. Обратили внимание на то, что вокруг большой колонии проросшей плесени колонии стафилококка стали прозрачными и явно подвергались лизису.

Плесень пересеяли и далее стали проводить предварительное изучение того бактериологического вещества, которое, очевидно, синтезировалось плесенью и диффундировало в окружающую среду. Оказалось, что бульон, в котором на протяжении 1-2 недель при комнатной температуре культивировали плесень, приобретал выраженные ннгибирующие, бактерицидные и бактериолитические свойства в отношении многих распространенных патогенных бактерий.

Далее было обнаружено, что экстракт из плесени Pinicillium при введении животным не оказывал заметного токсического действия. Это послужило стимулом для дальнейших исследований. Однако, когда Флеминг попытался сконцентрировать и очистить активный антибиотик, по его словам, оказалось, что «пенициллин легко разрушается, и, несмотря на все усилия, мы потерпели неудачу. Мы были бактериологи, а не химики, и наши относительно простые приемы не принесли успеха».

Прошло 10 лет, прежде чем к пенициллину вернулись снова. Патолог Хоуард Флори (Howard Florey) и биохимик Эрнст Чейн (Ernst Chain) провели ряд глубоких исследований, итогом которых явилось выделение, химическая характеристика и клиническое использование этого антибиотика. Пенициллин состоит из тиазолидинового кольца, сочлененного с в-лактамным кольцом, в одном из положений которого находится тот или иной заместитель присоединенный с помощью пептидной связи. В бензилпенициллине, например, R является бензильной группой (рис. 32.13 и 32.14). Эта структура может подвергаться различным трансформациям, что служит причиной лабильности пенициллина, с которой впервые столкнулся Флеминг. Особенно неустойчиво в-лактамное кольцо. Как будет показано ниже, это свойство имеет прямое отношение к антибиотической активности пенициллина.

В 1957 г. Джошуа Ледерберг (Joshua Lederberg) показал, что бактерии, в обычных условиях чувствительные к пенициллину, могут расти в присутствии этого антибиотика, если используется гипертоническая среда. Выращенные таким образом микроорганизмы, так называемые протопласты, ли-

Рис. 32.13. Высокореакционноспособный участок пенициллина - пептидная связь в-лактамного кольца. В положении R могут стоять различные заместители (вариабельная группа); в бензилпенициллине бензильная группа.

шены клеточных стенок и потому при переносе в обычную среду подвергаются лизису. Отсюда был сделан вывод, что пенициллин препятствует синтезу клеточных стенок бактерий. В 1965 г. Джеймс Парк и Джек Стромингер (James Park, Jack Strominger) независимо друг от друга пришли к выводу, что пенициллин блокирует последний этап биосинтеза, а именно образование поперечных сшивок.