Новое соединение связывается с токсином Шига, снижая его токсичность
Энтерогеморрагическая кишечная палочка (EHEC) вызывает желудочно-кишечные расстройства, включая кровавую диарею, повреждая слизистую кишечника. В тяжелых случаях это может привести к острой почечной недостаточности у детей. Патогенное действие EHEC связано с выработкой токсина Шига (Stx), причем подтип Stx2a особенно вирулентен и смертоносен. Поэтому соединения, ингибирующие этот токсин, рассматриваются как потенциальные терапевтические средства против инфекций EHEC.
Группа ученых из Японии под руководством профессора Киётаки Нисикавы из Университета Дошиша обнаружила молекулу, которая ингибирует токсичность Stx2a, связываясь с его «А-субъединицей» — частью токсина, ответственной за летальность.
«Каталитическая А-субъединица токсина Stx2a ингибирует синтез белка, и её ингибирование может быть решающим для замедления патогенеза EHEC», — поясняет профессор Нисикава. Ранее та же группа разработала ингибирующую молекулу, способную связываться с В-субъединицей токсина Шига.
Ученые идентифицировали потенциальное соединение из базы данных, содержащей более 7 400 000 молекул. Им сначала нужно было определить базовую 3D-структуру (пептидный мотив), способную занять каталитическую полость в А-субъединице. Им повезло обнаружить синтетическую молекулу с высоким сродством к А-субъединице — пептид «MMβA-mono», который послужил шаблоном для поиска ингибитора.
С помощью структурного анализа и рентгеновской кристаллографии исследователи определили молекулярную и электронную структуру, которой должно обладать потенциальное ингибирующее соединение («фармакофор»). Эти особенности были подтверждены с помощью молекулярно-динамического моделирования.
Затем они провели скрининг химической базы данных на предмет соединений, похожих на фармакофор, и с помощью докингового моделирования отобрали девять кандидатов. Из них соединение под номером 6 эффективно связывалось с А-субъединицей Stx2a.
In vitro цитотоксические тесты на клетках Vero показали, что соединение №6 значительно снижает разрушение клеток, вызванное Stx2a. Кроме того, мышиные модели, получившие летальную дозу Stx2a и соединение №6, выживали дольше, чем те, которым вводили только Stx2a.
«Гидрофобность соединения №6 может способствовать проникновению через клеточную оболочку, позволяя ему ингибировать токсин внутри клеток. Мы считаем, что оно имеет перспективы в качестве нового терапевтического агента для лечения инфекций EHEC», — отмечает профессор Нисикава.
Команда также предполагает, что изученный ими фармакофор может помочь в разработке ингибиторов для подобных токсинов, например, агента биотерроризма рицина, каталитическая область которого имеет структуру, сходную с Stx.