Ученые освоили «интуитивный» синтез антибиотиков — Naked Science
17.11.2016
Редакция Naked Science

Ученые освоили «интуитивный» синтез антибиотиков

Американские ученые разработали метод поиска и синтезирования антибиотиков, который не требует культивирования бактерий и искусственной экспрессии генов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Антибиотики — природные или полусинтетические вещества, подавляющие рост живых клеток. Часто их действие основано на нерибосомальных пептидах — ферментах, которые производятся самими бактериями и могут синтезировать короткие пептиды без участия матричной РНК (мРНК). Поиск новых нерибосомальных пептидов и, как следствие, создание новых антибиотиков затрудняются тем, что большинство бактерий не культивируется в лабораторных условиях. И даже при успешном культивировании многие их гены, связанные с выработкой нужных веществ, остаются неактивными.

 

Ученые из Рокфеллеровского университета разработали метод, который позволяет синтезировать новые нерибосомальные пептиды без культивирования бактерий. На первом этапе авторы проанализировали базы данных геномов «человеческих» бактерий и с помощью пакета antiSMASH определили кластеры генов, связанные с выработкой «полезных» ферментов. После предсказания их структуры исследователи выделили 57 кластеров генов и сократили их число до 30. Наконец методом твердофазного пептидного синтеза они получили 25 химических соединений, потенциально способных выполнять функции антибиотиков.

 

Схема метода. / © John Chu et al., Nature Chemical Biology, 2016

 

Полученные соединения тестировались на 23 видах патогенов человека, включая некоторые стафилококки (Staphylococcus), кишечную палочку (Escherichia coli) и коринебактерию амиколатум (Corynebacterium amycolatum) — возбудителя сепсиса. На основе чувствительности микроорганизмов к препарату авторы идентифицировали два антибиотика, получившие название хьюмимицин A и хьюмимицин B. Оба соединения оказались продуктом бактерий Rhodococcus erythropolis, которые в норме являются частью микробиоты человека. Традиционные методы не позволяли выделить этот фермент.

 

Последующий анализ показал, что хьюмимицины наиболее эффективны против стрептококков (Streptococcus) и стафилококков, в том числе метициллинрезистентного золотистого стафилококка (S. aureus). Работа пептида основана на ингибировании ферментов, необходимых микроорганизмам для синтеза клеточных стенок — в результате процесс прерывается и бактерия погибает. Аналогичный механизм используют бета-лактамные антибиотики — широкий круг препаратов, в том числе пенициллиного ряда, которые назначаются при лечении большинства инфекций. Однако к ним устойчивы некоторые патогены.

 

Механизм работы различных антибиотиков. / © John Chu et al., Nature Chemical Biology, 2016

 

Эффективность нового антибиотика ученые проверили на культуре бактерий, а затем in vivo — на мышах, инфицированных метициллинрезистентным S. aureus. Несмотря на устойчивость к бета-лактамам, стафилококк оказался чувствителен к сочетанию бета-лактамов с хьюмимицином А (отдельно он развивал незначительные эффекты). По словам исследователей, оба соединения прерывают различные этапы одного молекулярного процесса. Соавтор работы Шон Брэди (Sean Brady) сравнил действие препаратов с «передавливанием шланга сразу в двух местах», что позволяет если не остановить, то сократить скорость протекающих процессов.

 

Ученые надеются, что предложенный подход поможет в разработке новых антибиотиков, в частности способных остановить самые устойчивые патогены. Метод также может применяться для изучения бактерий, которые не являются частью человеческого микробиота, а в перспективе — и бактерий, геном которых еще не отсеквенирован.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

Сегодня, 13:00
Ольга Иванова

Одно из самых крупных исследований показало, что фазы Луны, вероятно, в самом деле влияют на наш сон, а зависит это от пола.

Сегодня, 13:15
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили крайне интригующее древнее то ли святилище, то ли гробницу в Йоркшире (Великобритания).

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: