• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18 апреля
ФизТех
270

Российские ученые выяснили, как работает антимикробный пептид из морского червя

4.4

Одной из самых острых проблем медицины остается антибиотикорезистентность, то есть возрастающая устойчивость бактерий к препаратам, которыми лечат инфекции. Поэтому ученые постоянно ищут новые противомикробные средства, в том числе содержащиеся в живых существах из дикой природы. Сотрудники ИБХ РАН и МФТИ впервые изучили механизмы действия капителлацина — антимикробного пептида морского многощетинкового червя Capitella teleta. Оказалось, что в липидной мембране вещество ведет себя не как другие антимикробные пептиды и подавляет бактерии за счет образования «ковра» на их поверхности.

Структурные и термодинамические основы димеризации капителлацина — антимикробного пептида из морской полихеты. Сверху: переход из мономерной формы пептида в димерную, который сопровождается падением энтропии и выделением тепла, внизу: «модель ковра», объясняющая его активность, слева и справа: спектры ЯМР для двух форм / © Pavel A. Mironov et al., Biomolecules

Работа опубликована в журнале Biomolecules. Массовое использование антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве привело к тому, что эволюционирующие и способные «обмениваться» друг с другом генами бактерии к ним быстро адаптируются. Препараты, которые еще недавно действовали на многие штаммы микробов, теряют эффективность, и им на смену приходится создавать новые. Чтобы быть активными, такие препараты должны иметь принципиально новый механизм действия. А чтобы использовать их в клинике, этот механизм сперва необходимо тщательно изучить.

Новые антимикробные препараты — в том числе пептиды, то есть полимеры аминокислот, по сути, «маленькие белки» — можно найти, изучая биоразнообразие нашей планеты. Многие живые существа в ходе эволюции приобрели собственные уникальные методы защиты от инфекции, и их вполне можно позаимствовать для использования в медицине. В своем новом исследовании сотрудники Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и МФТИ обратили внимание на капителлацин — антимикробный пептид, выделенный из морского многощетинкового червя (полихеты) Capitella teleta. Это вещество уже показало активность в отношении бактерий, в том числе имеющих антибиотикоустойчивость.

Изученная молекула относится к группе бета-шпилечных пептидов, поскольку содержит в себе структуру, называемую «бета-шпилька», и несет положительный заряд. Известно, что такие соединения действуют на мембрану бактерий, что и приводит к подавлению их роста. Пептиды могут собираться на мембране в поры, которые пронизывают ее и тем самым разрушают клетки. В то же время другие похожие по структуре молекулы вполне могут работать иначе.

Чтобы понять, как именно действует на бактериальные мембраны капителлацин, авторы исследования использовали модель, которая воспроизводит многие их свойства, — мицеллы, то есть микроскопические пузырьки из детергента. Молекулы детергента имеют свойства, близкие к свойствам липидов, которые являются основой всех клеточных мембран. Для отслеживания состояния антимикробного пептида использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) высокого разрешения. Применение этого метода помогло ученым описать переходы молекулы из одного состояния в другое и их термодинамические характеристики. Чтобы сделать молекулы капителлацина «видимыми» в таких экспериментах, авторы ввели в них редкий изотоп азота-15.

Оказалось, что изменение концентрации пептида в мицеллах и изменение температуры управляют переходами капителлацина между мономерной и димерной формой. Иначе говоря, соединением его молекул в пары и их распадом. Низкие температуры стимулируют образование димеров, тогда как нагрев ускоряет их разрушение. Обе формы встраиваются в мицеллы, а значит, и в мембраны бактерий. При этом комплексы молекул капителлацина не пронизывают липидный двойной слой (мицеллу) насквозь и не образуют поры, а держатся на ее поверхности — в соответствии с так называемой «моделью ковра».

Это объясняет, почему свойства капителлацина сильно отличаются от тех, что имеют похожие на него антимикробные пептиды. Авторы подчеркивают особую роль димеризации молекулы в ее активности, а также корреляцию стабильности димеров с важными для использования в клинике свойствами.

«Полученные результаты позволяют более точно описать механизмы фолдинга (то есть приобретения трехмерной формы) бета-структурных мембранных белков, имеющих структуру бета-бочонка, и образования олигомерных трансмембранных пор пептидами с похожей структурой. Мы надеемся, что изучение взаимосвязи между пространственной структурой и биологической активностью антимикробных пептидов поможет разработать новые антибиотики, так необходимые для современной медицины», — рассказал руководитель исследования, профессор РАН Захар Шенкарёв, заведующий лабораторией структурной биологии ионных каналов ИБХ РАН и заместитель заведующего кафедрой физико-химической биологии и биотехнологии МФТИ. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 16:47
Ольга Иванова

Американские ученые описали новый вид уникального паукообразного с крепкими ногами, усыпанными шипами. Членистоногое жило в каменноугольном периоде и совершенно не похоже ни на один современный вид.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: