Ученые лаборатории молекулярного моделирования и хемоинформатики химического факультета Университета Лобачевского на созданной математической модели внешней мембраны туберкулезной палочки подбирают вещества, способные пробить оболочку и атаковать сразу несколько белков-мишеней бактерии туберкулеза. Это позволит в будущем побороть мультирезистентность заболевания, бактерии которого, по данным специалистов, все чаще устойчивы к большинству известных антибиотиков.
Палочка Коха под микроскопом / ©Getty images
Новое исследование описывает неизвестные ранее защитные механизмы туберкулезной палочки. Устойчивость микобактерий туберкулеза к антибиотикам и выживание в ловушке макрофагов – клетках иммунной системы – обусловлены многослойной оболочкой из миколовых кислот – длинных цепочек атомов углерода, водорода и кислорода. Когда они сворачиваются в клубок, оболочка становится рыхлой и более проницаемой, чем более они развернуты, тем сильнее бактерия защищена. Особенно плотной клеточная стенка туберкулезной палочки становится в кислой среде.
«Описать структуру микобактерий туберкулеза экспериментальными методами не так просто, поэтому теоретические подходы выходят на первый план. Сегодня наши вычислительные мощности – на уровне лучших лабораторий в мире. Они позволили построить модель клеточной стенки, которая насчитывает до 300 тысяч атомов. Мы можем наблюдать поведение бактерии с точностью до 1,5 микросекунд, а молекулярно-динамическое моделирование позволяет подобрать соединения, способные пробивать защиту бактерий туберкулеза», – сообщил ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории молекулярного моделирования и хемоинформатики ННГУ Станислав Игнатов.
Ученые химического факультета Университета Лобачевского уже подобрали семь белков-мишеней, которые можно атаковать без вреда для человека. Идет поиск соединений, способных блокировать сразу несколько из них и тем самым помешать бактерии защититься от лекарства.
«На модели мы тестируем более 430 тысяч соединений, молекулы подходящих веществ должны обладать определенной структурой, размером и растворимостью. Уже удалось найти несколько атакующих агентов, наиболее перспективные соединения будем тестировать in vitro», – сообщил Станислав Игнатов.
Партнером Университета Лобачевского в этом проекте выступает Лаборатория медицинской химии МГУ им. М.В. Ломоносова. Команда московских ученых разработала нейросеть, которая анализирует шансы антибиотиков преодолеть мембрану микобактерии, повышая точность подбора лекарства. Новые расчеты химиков ННГУ расширяют прогностические возможности искусственного интеллекта. Исследование проводится в рамках федеральной программы «Приоритет 2030». Результаты опубликованы в журнале Molecules в 2023 году.
