Жизнь в экстремальных условиях может стать источником новых антибиотиков
Археи — одноклеточные организмы, обитающие в экстремальных условиях, таких как кипящие гидротермальные источники, — могут быть богатым и неиспользованным источником антибактериальных препаратов.
«Это первое открытие функционального антибактериального гена у архей», — заявил руководитель исследования Сет Борденштейн, доцент биологических наук Университета Вандербильта. Проблема устойчивости к антибиотикам огромна, и это открытие должно стимулировать поиск новых антибиотиков в этой малоизученной группе жизни.
Университет Вандербильта подал заявку на патент на вновь обнаруженный ген и изучает возможности партнерства с промышленностью и лицензирования.
Исследование, проведенное учеными из Университета Вандербильта и Портлендского государственного университета, было сосредоточено на широко распространенном горизонтальном переносе генов между видами. Ученые изучали ген, кодирующий фермент лизоцим, обладающий широким спектром антибактериального действия. Этот ген неожиданно обнаружился у архейного микроорганизма Aciduliprofundum boonei, обитающего в глубоководных гидротермальных источниках.
Статья «Antibacterial Gene Transfer Across the Tree of Life» была опубликована 25 ноября в журнале eLife.
«Мы обнаружили, что этот лизоцим архей убивает определенные виды бактерий Firmicutes, в которую входят устойчивый к лекарствам Staphylococcus aureus, Bacillus anthracis (возбудитель сибирской язвы) и Clostridium difficile», — сказал Борденштейн.
Ранее архей в основном игнорировали как источник лекарств, поскольку они не вызывают заболеваний у человека и считались ограниченными экстремальными средами. Однако теперь известно, что археи конкурируют с бактериями за ресурсы как в экстремальных условиях, так и в более мягких средах, например, в кишечнике млекопитающих.
«Если они конкурируют за ресурсы, то создают химические вещества для атаки и защиты... соединения, которые могут быть эффективны против бактерий, устойчивых к нашим текущим антибиотикам», — пояснил Джейсон Меткалф, ведущий автор исследования.
Ученые впервые столкнулись с этим антибактериальным геном (GH25-мурамидаза) у бактериофага, атакующего бактерию Wolbachia. Эволюционный анализ показал, что этот ген также присутствует у древних растений (Selaginella moellendorffii), многих видов грибов (включая Aspergillus oryzae) и, что самое удивительное, у археи A. boonei.
«Зачем в мире это могло понадобиться архее?» — задался вопросом Меткалф.
С помощью лаборатории Анны-Луиз Рейзенбах в Портлендском государственном университете, одной из немногих, специализирующихся на выращивании архей, ученым удалось очистить домен GH25-мурамидазы A. boonei и подтвердить его функцию.
«С экологической точки зрения это действительно круто», — сказала Рейзенбах. «Эти археи живут в биопленках в непосредственной близости от экстремофильных бактерий... Умные архейные "жучки" делают это, "воруя" гены у своих бактериальных "соседей" и конкурентов. Это указывает на то, что археи — хорошая и относительно неиспользованная цель для поиска новых антибактериальных препаратов».