Короткие пептиды как потенциальные антибиотики
Маленькие пептиды атакуют бактерии множеством способов и могут стать антибиотиками нового поколения. Биологи из Рурского университета в Бохуме (RUB) исследовали, как такие пептиды убивают бактериальные клетки. «Вполне возможно, что через десять лет все ныне продаваемые антибиотики потеряют свою силу, потому что бактерии станут устойчивыми ко всем действующим веществам», — говорит младший профессор доктор Юлия Бандов. Следовательно, самое время разрабатывать новые антибактериальные препараты.
Вместе с коллегами из Германии, Австрии и Канады она сообщает о механизме действия пептида в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Для одобрения лекарства требуется глубокое понимание механизма действия
Команда Юлии Бандов, возглавляющая Младшую исследовательскую группу по изучению микробных антибиотиков в RUB, изучала пептид MP196 как представителя группы очень маленьких положительно заряженных пептидов, состоящих из четырех-десяти аминокислот. Более ранние исследования показали, что MP196 эффективен против различных бактерий, включая особенно проблемные мультирезистентные патогены, часто вызывающие сепсис. Как именно MP196 убивает бактерии, оставалось неясным. Однако для того, чтобы новое вещество было одобрено в качестве лекарства, его механизм действия должен быть полностью понят.
Пептид нарушает биосинтез клеточной стенки и клеточное дыхание
Биологи заполнили этот пробел. Они показали, что пептид MP196 встраивается в бактериальную клеточную мембрану. При этом он делокализует белки, локализованные на бактериальной клеточной мембране, которые участвуют в жизненно важных процессах. Особенно сильно страдают два процесса: MP196 нарушает биосинтез клеточной стенки, то есть внешней оболочки, которая окружает клеточную мембрану и обеспечивает физическую стабильность. Он также ингибирует клеточное дыхание и, как следствие, производство молекулы, запасающей энергию, — АТФ. Это приводит к клеточному энергодефициту, препятствуя синтезу макромолекул, жизненно важных для роста бактерий.
Развитие устойчивости к MP196 может быть особенно трудным
«Делокализуя ключевые мембранные белки, MP196 нарушает ряд клеточных процессов, происходящих на мембране, — говорит Юлия Бандов. — В результате развитие устойчивости к этому пептиду кажется особенно трудным». Исследователи уверены, что MP196 может служить основой для разработки лекарств, которые атакуют определенные классы бактерий, не повреждая человеческие клетки. Взаимодействие MP196 с клеточной мембраной зависело от жирных кислот, присутствующих в мембране. Состав мембран различается не только между человеческими и бактериальными клетками, но и между разными классами бактерий.
Проект «Инновационные антибиотики из Северного Рейна-Вестфалии»
Это исследование было частью проекта «Инновационные антибиотики из Северного Рейна-Вестфалии» (InA), софинансируемого землей Северный Рейн-Вестфалия и Европейским фондом регионального развития Европейского союза «Инвестиции в ваше будущее» в рамках кластера «BIO.NRW.red». Вместе с партнерами из академических кругов и промышленности микробиологи и химики RUB также изучают антибиотический потенциал металлоорганических соединений.