Streptomycin là loại kháng sinh đầu tiên được phát hiện trong nhóm aminoglycoside và có nguồn gốc từ một loại vi khuẩn thuộc họ Actinobacterium.Streptomyceschi1Thuốc được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng do cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương gây ra, bao gồm bệnh lao, nhiễm trùng nội tâm mạc, màng não và bệnh dịch hạch. Mặc dù cơ chế tác dụng chính của streptomycin được biết đến là thông qua ức chế tổng hợp protein bằng cách liên kết với ribosome, nhưng cơ chế xâm nhập vào tế bào vi khuẩn vẫn chưa được làm rõ.

Kênh cơ học có độ dẫn điện lớn (MscL) là kênh cơ học của vi khuẩn được bảo tồn cao, trực tiếp cảm nhận độ căng trong màng2. Vai trò sinh lý của MscL là một van xả khẩn cấp đóng vai trò khi áp suất thẩm thấu của môi trường giảm đột ngột (sốc hạ thẩm thấu).3. Dưới áp lực thẩm thấu thấp, nước xâm nhập vào tế bào vi khuẩn khiến tế bào sưng lên, do đó làm tăng sức căng ở màng; MscL đóng cửa để đáp ứng với sức căng này, tạo thành một lỗ lớn khoảng 30 Å4, do đó cho phép giải phóng nhanh chóng các chất tan và bảo vệ tế bào khỏi bị phân hủy. Do kích thước lỗ lớn, cổng MscL được điều hòa chặt chẽ; sự biểu hiện của kênh MscL bị lỗi, mở ra ở áp suất thấp hơn bình thường, sẽ làm chậm sự phát triển của vi khuẩn hoặc thậm chí gây chết tế bào.5.

Các kênh cơ học nhạy cảm của vi khuẩn đã được đề xuất là mục tiêu thuốc lý tưởng do vai trò quan trọng của chúng trong sinh lý học của vi khuẩn và không có đồng đẳng nào được xác định ở các sinh vật bậc cao hơn6Do đó, chúng tôi đã thực hiện sàng lọc thông lượng cao (HTS) để tìm kiếm các hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn theo cơ chế phụ thuộc vào MscL. Điều thú vị là trong số các kết quả tìm thấy, chúng tôi đã tìm thấy bốn loại kháng sinh đã biết, trong đó có các kháng sinh aminoglycoside được sử dụng rộng rãi là streptomycin và spectinomycin.

Hiệu lực của streptomycin phụ thuộc vào biểu hiện của MscL trong các thí nghiệm tăng trưởng và khả năng sốngtrong cơ thể sống.Chúng tôi cũng cung cấp bằng chứng về sự điều biến trực tiếp hoạt động của kênh MscL bằng dihydrostreptomycin trong các thí nghiệm kẹp vátrong ống nghiệmSự tham gia của MscL vào con đường tác động của streptomycin không chỉ gợi ý một cơ chế mới về cách phân tử cồng kềnh và phân cực cao này tiếp cận tế bào ở nồng độ thấp, mà còn gợi ý những công cụ mới để điều chỉnh hiệu lực của các loại kháng sinh đã biết và tiềm năng.