Блокаторы триптофана — новый способ борьбы с патогенами

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали метод, позволяющий решить многолетнюю загадку о химическом веществе в индейке, вызывающем сонливость. Их новая способность картировать атомы, участвующие в производстве триптофана, открывает путь к созданию новых антибиотиков и противогрибковых препаратов.

Триптофан, помимо известных побочных эффектов после Дня благодарения, выполняет ключевые функции: он является строительным блоком для всех белков. Без него организму было бы сложно спать, расти или преобразовывать пищу в энергию. Он необходим не только людям, но и другим организмам, таким как бактерии и грибы.

Понимание того, как остановить выработку триптофана болезнетворными организмами, может привести к созданию принципиально нового класса лекарств.

«Клетки нашего тела не производят триптофан — мы должны потреблять его. Но бактерии синтезируют его сами, и если этот процесс остановить, они погибнут», — пояснил ведущий автор работы, аспирант по химии Джейкоб Холмс.

Более 20 лет ученым был известен химикат бензимидазол, который блокирует ферменты, производящие триптофан в клетках. Но до сих пор они не могли увидеть, как именно он работает. Леонард Мюллер, руководитель исследования и заведующий кафедрой химии, и его коллеги разработали новые методы, которые позволили это сделать. Работа описана в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проблема старых методов заключалась в неспособности увидеть положение атомов водорода, которые составляют половину всех атомов в белке. Без этого было невозможно создать истинную картину химических взаимодействий и понять, как молекулы соединяются друг с другом.

Сначала команда использовала инструмент с применением рентгеновских лучей, чтобы найти все атомы, кроме водорода. Затем они использовали ядерный магнитный резонанс атомов, чтобы картировать химическую структуру молекул, включая расположение атомов водорода. Наконец, с помощью компьютерного моделирования они совместили изображения, объединив два метода с разрешением, недостижимым для каждого из них по отдельности.

«Ни одна из этих техник в отдельности не может дать результат, но в сочетании вы действительно видите более полную картину химической реактивности», — отметил соавтор исследования, аспирант по биохимии Риттик Гхош.

«Так долго мы только предполагали, как выглядят активные центры в этой реакции. Это одна из первых методик, которая может оживить химию», — сказал Мюллер. По его мнению, этот подход будет мощным инструментом как для разработки терапевтических средств, так и для промышленных химических превращений.