Новое открытие о смертельно опасном грибке — возможный ключ к лечению

Грибок Aspergillus fumigatus убивает столько же людей, сколько малярия и туберкулез, но менее известен. Он встречается повсеместно (например, в почве или компосте), но обычно не опасен для здоровых людей.

Жертвами чаще становятся люди с ослабленным иммунитетом или госпитализированные с легочными инфекциями, например, COVID-19.

Aspergillus также представляет растущую проблему в сельском хозяйстве, вызывая смертельные инфекции у растений и животных. Подобно устойчивости бактерий к антибиотикам, этот грибок становится все более устойчивым к ограниченному арсеналу лекарств. Поэтому важно найти новые способы борьбы с грибковыми инфекциями.

Исследователи из Департамента биомедицины Университета Бергена (UiB) вместе с коллегами с факультета математики и естественных наук и немецкой научной группой обнаружили фермент на поверхности грибка.

Новый фермент расщепляет жизненно важную молекулу NAD, которая критически важна для энергетического метаболизма клеток и образуется в организме из витамина B₃.

Без NAD клетки не могут выжить. Поэтому расщепление NAD может влиять на иммунные клетки и ослаблять способность иммунной системы бороться с грибковой инфекцией.

Вспомнили старые научные наблюдения

Подобные ферменты есть у бактерий, вызывающих туберкулез, стрептококковые инфекции или холеру. Гипотеза о том, что у грибов также может быть NAD-расщепляющий фермент на поверхности, была выдвинута еще в 195-х годах:

«Ферментативная активность, расщепляющая NAD, была обнаружена на поверхности грибка, но идентичность фермента так и не установили. Однако тот грибок широко используется в исследовательских лабораториях и не является патогенным. Вероятно, поэтому это открытие ушло в архив», — говорит профессор Матиас Циглер, руководитель исследования.

Ученые решили заново проверить гипотезу о том, что фермент, расщепляющий NAD, может способствовать патогенным механизмам у таких грибов, как Aspergillus fumigatus.

«Мы измерили сильную ферментативную активность на поверхности спор Aspergillus fumigatus. Это нас удивило», — говорит исследователь и первый автор Эйвинд Стрёмланд.

Современные технологии позволили изучить фермент

«Используя элегантный биохимический метод, мы идентифицировали фрагменты белковой последовательности этого фермента. Поскольку полный геном гриба известен, мы смогли использовать эти фрагменты для идентификации гена, который кодирует фермент», — объясняет Циглер.

Следующим шагом стало использование генетической информации для создания версии этого гена, пригодной для лабораторных клеточных линий, «обученных» производить достаточное количество белка для детальных молекулярных исследований.

Таким образом, исследователи смогли изучить, как фермент расщепляет NAD.

«Здесь важны два момента. Высокочувствительная аналитическая технология позволила идентифицировать фрагменты фермента. Другой важный элемент — наличие секвенированного генома, что позволило легко найти ген. В 50-е годы это было невозможно», — отмечает Циглер.

Возможность разработки новых лекарств против грибка

Исследователи подчеркивают: хотя известно, что похожие бактериальные ферменты расщепляют NAD в инфицированных клетках при других заболеваниях, нельзя с уверенностью утверждать, что это происходит и с ферментом Aspergillus fumigatus.

Однако теперь они знают об этом ферменте гораздо больше, и есть надежда, что эти знания помогут в разработке новых методов лечения грибковых инфекций.

Любопытно, что биоинформатические анализы показали: этот тип фермента в основном присутствует у патогенных грибов.

«Если бы мы могли создать лекарство с молекулами, похожими на NAD, они могли бы блокировать этот фермент в наших клетках», — предполагают исследователи.