Антимикробные пептиды ускоряют транспорт липидов в бактериальной мембране
Новое понимание того, как антимикробные пептиды разрушают мембрану, может помочь в разработке более эффективных препаратов против мультирезистентных бактериальных инфекций.
После открытия пенициллина Александром Флемингом постоянно разрабатывались новые типы антибиотиков. Сейчас разработка новых антибиотиков, особенно в фармацевтической промышленности, ограничена и в некоторой степени стагнировала.
«В моем проекте Ph.D. я изучала класс соединений, называемых антимикробными пептидами. Эти пептиды встречаются, среди прочего, у людей и животных», — говорит Йозефин Эйлсё Нильсен, получившая докторскую степень на химическом факультете Университета Осло.
Пептиды состоят из аминокислот, тех же строительных блоков, что и белки, но они намного меньше.
Что происходит на молекулярном уровне?
Антимикробные пептиды могут разрушать микробы (бактерии, вирусы, грибы). Препарат Колистин основан на таком пептиде, но из-за возможных побочных эффектов он используется только когда другие методы лечения не помогли.
«Если мы сможем понять, что происходит на молекулярном уровне, это, надеюсь, поможет в разработке лучших кандидатов в лекарства», — говорит Нильсен.
Нарушение баланса в мембране
Нильсен исследовала, что антимикробные пептиды делают с мембраной — защитным слоем, окружающим бактериальную клетку.
Предыдущие исследования предполагали, что эти пептиды действуют, образуя определенные каналы в бактериальной мембране. Однако, изучая искусственную бактериальную мембрану с помощью рентгеновских лучей и рассеяния нейтронов, Нильсен не нашла доказательств существования таких каналов.
«Бактериальная мембрана состоит из бислоя, и существует спонтанный транспорт липидов между внешним и внутренним слоем, но этот процесс медленный. Это меняется при добавлении антимикробного пептида. Тогда транспорт липидов между внутренним и внешним слоем значительно ускоряется», — объясняет Нильсен.
«Мы предполагаем, что эти изменения в транспорте липидов в клеточной мембране потенциально могут быть достаточными для гибели бактериальной клетки».
В природе транспорт липидов и их состав в каждом слое чрезвычайно хорошо регулируются и сбалансированы. «Когда эти антимикробные пептиды нарушают баланс, этого может быть достаточно, чтобы убить бактерию».
Перспективы применения
Если для уничтожения бактерии достаточно создать такой дисбаланс в транспорте липидов, будет проще разрабатывать менее токсичные препараты, без необходимости создания сложных молекул, способных формировать определенные мембранные каналы.
«Поскольку эти антимикробные пептиды действуют на саму мембрану и менее зависимы от транспорта внутрь бактериальной клетки, менее вероятно развитие устойчивости к этим препаратам», — отмечает Нильсен.
«Что действительно интересно, так это то, что эти пептиды влияют не только на разные типы бактерий, но и на грибы, паразитов и вирусы. Они обладают очень широким спектром действия».