Quá trình sao chép DNA Trong đoạn phim này, chúng tôi mô tả quá trình sinh học sao chép DNA đưa đến sự phân chia tế bào ở vi khuẩn Gram (+) ví dụ như S.
Pneumoniae.
DNA ở đây là DNA vòng sợi kép trong tế bào vi khuẩn.
Giống như DNA của tất cả các sinh vật sống khác, nó chứa những mã gen đặc hiệu mã hóa những protein cần thiết cho sự sinh tồn của vi khuẩn Vi khuẩn nhân đôi bằng quá trình được gọi là trực phân (Binary fission), theo đó một vi khuẩn phân ra thành 2 vi khuẩn con mới.
Tuy nhiên, trước khi quá trình này có thể xảy ra, vi khuẩn phải thực hiện quá trình sao chép giống hệt nhau lại toàn bộ DNA vòng.
Quá trình nhân đôi DNA cần 2 mạch của DNA tách ra Nhờ đó mã gen của vi khuẩn mới có thể được đọc và mạch bổ sung mới có thể được tạo ra dựa vào mỗi mạch gốc.
Để hoàn thành được việc này nhiều loại enzyme cần đến như DNA helicase cắt đứt liên kết Hydro giữa 2 base trên 2 mạch của DNA tháo xoắn DNA và ổn định mạch DNA đơn trần và ngăn chúng gắn lại với nhau Vị trí tại đó 2 mạch của DNA tách ra cho phép quá trình nhân đôi DNA diễn ra được gọi là chạc ba sao chép (Replication fork).
Enzyme DNA polymerase sau đó di chuyển dọc theo mỗi mạch DNA từ phía sau mỗi chạc ba sao chép để tổng hợp ra những mạch DNA mới bằng quy tắc bổ sung dựa trên mạch gốc.
Khi chạc ba sao chép di chuyển về phía trước, những siêu xoắn dương (Positive superhelical twist) trên mạch DNA bắt đầu dồn lại phía trước chúng.
Để quá trình tái bản DNA được tiếp tục, .
những siêu xoắn này cần phải được loại bỏ Enzyme DNA gyrase của vi khuẩn, cũng được biết đến là Topoisomerase II có nhiệm vụ là loại bỏ những siêu xoắn dương để quá trình nhân đôi DNA được tiếp tục.
Enzyme DNA gyrase là một enzyme vi khuẩn cần thiết cấu tạo bởi 2 tiểu đơn vị A và 2 tiểu đơn vị B là sản phẩm từ 2 mã gen gyrA và gyrB.
Enzyme này còn có chức năng quan trọng khác ảnh hưởng đến sự bắt đầu của quá trình tái bản DNA và phiên mã rất nhiều gen.
Với sự tham gia kết hợp của các enzyme này, bản sao toàn bộ gen của vi khuẩn được tạo ra theo cách 2 chạc ba sao chép di chuyển theo 2 hướng ngược lại nhau xung quanh DNA vòng.
Sau cùng, khi 2 chạc ba sao chép gặp nhau, 2 nhiễm sắc thể mới hoàn chỉnh được tạo ra.
Mỗi cái bao gồm 1 mạch DNA cũ và một mạch DNA mới, quá trình này được gọi là sao chép bán bảo tồn.
Để 2 nhiễm sắc thể (còn các đoạn intron) mới được tạo thành tách rời nhau ra, cần sự tham gia của một enzyme vi khuẩn nữa đó là Topoisomerase IV.
Enzyme này có liên quan về cấu trúc với DNA gyrase và được mã hóa bởi gen parC và parE.
Topoisomerase IV cho phép 2 nhiễm sắc thể mới được tạo thành (còn các đoạn intron) tách nhau ra nhờ đó chúng có thể phân chia ra thành 2 tế bào vi khuẩn con mới.
Cơ chế tác động của kháng sinh Đoạn phim dưới đây mô tả 2 cơ chế tác động của Fluoroquinolone: Kháng sinh Fluoroquinolone được thể hiện ở đây là những phân tử được tổng hợp có tác dụng diệt khuẩn.
Hiệu lực của thuốc được cải thiện đáng kể bằng việc thêm nhóm Flour vào vị trí số 6 và vì thế nó được gọi bằng thuật ngữ Fluoroquinolone.
Fluoroquinolone ức chế nhanh chóng sự tổng hợp DNA của vi khuẩn kết quả làm chết tế bào vi khuẩn.
Mặc dù người ta đã biết đến nhiều, về chuỗi phản ứng xảy ra do tác động của phân tử thuốc làm nền tảng cho hoạt động của kháng sinh Fluoroquinolone vẫn còn đó nhiều cơ chế cần được làm rõ.
Fluoroquinolone tác động bằng cách ức chế hoạt động của cả DNA gyrase và enzyme Topoisomerase IV.
Đối với hầu hết các vi khuẩn Gram(-) DNA gyrase là đích tác dụng chính của Fluoroquinolone.
Fluoroquinolone đã được chứng minh là gắn kết đặc hiệu với phức hợp của DNA gyrase và DNA nhiều hơn chỉ gắn với một mình với DNA gyrase.
Kết quả của sự gắn này là sự hiện diện của Quinolon làm cố định phức hợp enzyme DNA từ đó dẫn đến sự phá vỡ DNA và do đó làm chết tế bào.
Cơ chế tác động thứ hai của Quinolon được thể hiện ở đây.
Dù có một vài ngoại lệ, Topoisomerase IV là đích tác động chủ yếu của Fluoroquinolone ở hầu hết vi khuẩn Gram (+) ví dụ như: Staphylococci và Streptococci với DNA gyrase là đích tác động thứ hai.
Sự tách ra của hai mạch con mới (còn các đoạn intron) của DNA vòng bị ngăn chặn.
Tác động cuối cùng lên vi khuẩn tuy nhiên lại là giống nhau, sự tái bản DNA bị dừng lại và vi khuẩn vỡ ra thành từng mảnh.
Hiệu lực của những kháng sinh Fluoroquinolone khác nhau là khác nhau như vậy phổ hoạt động phụ thuộc một phần vào ái lực với DNA gyrase hoặc Topoisomerase IV hoặc cả hai.
Cơ chế đề kháng Fluoroquinolone Một trong những cơ chế phổ biến mà nhờ đó vi khuẩn có được sự đề kháng với Fluoroquinolone là sự biến đổi gen xảy ra một cách tự nhiên trong gen của nhiễm sắc thể từ đó làm biến đổi enzyme đích, DNA gyrase và Topoisomerase IV hoặc cả hai.
Tần số mà sự đột biến gen tự nhiên xảy ra có thể trong khoảng 10-6 đến Ảnh hưởng của đột biến lên hoạt động của những Fluoroquinolone riêng biệt phụ thuôc rất nhiều vào số lượng các đột biến, vị trí đột biến và enzyme đích nào bị tác động.
Nếu một đột biến xảy ra, dù trên gen gyrA hoặc gyrB làm thay đổi DNA gyrase dẫn đến làm giảm ái lực của Fluoroquinolone với enzyme, vi khuẩn sẽ trở nên kháng thuốc.
Tương tự như vậy, đột biến có thể xảy ra làm thay đổi Topoisomerase IV dù ở gen parC hay gen parE và dẫn đến kết quả làm giảm ái lực của kháng sinh Fluoroquinolone với enzyme và vi khuẩn sẽ trở nên kháng thuốc.
Một điều quan trọng cần biết, đó là đối với một số Fluoroquinolone có ái lực và hiệu lực tương tự nhau với cả 2 loại enzyme đích cần phải có đột biến ở cả DNA gyrase và Topoisomerase IV thì sự kháng thuốc mới xảy ra.
Ở cơ thể sinh vật kháng thuốc, quá trình nhân đôi bán bảo tồn tiếp tục xảy ra.
