Ученые освоили «интуитивный» синтез антибиотиков — Naked Science
6 минут
Редакция

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, 13:35
5 минут
Илья Ведмеденко

В состав Черноморского флота включили новый патрульный корабль проекта 22160 — «Павел Державин».

10 часов назад
53 минуты
Александр Березин

Ровно 208 лет назад русские войска разгромили армию Наполеона при Березине. Часто говорят, что отступление французской Великой армии из Москвы было чередой ее неудач и русских успехов. Однако реальность оказалась заметно сложнее: де-факто русские войска понесли большие неоправданные потери, а общим итогом кампании стало бегство Наполеона из России, но не его пленение, почти неизбежное в тех условиях. Наиболее вероятной причиной всех этих проблем было особое геополитическое видение ситуации одним человеком — Михаилом Кутузовым. Рассказываем, почему он не хотел побеждать Наполеона и сколько жизней за это заплатила наша страна.

Позавчера, 18:57
2 минуты
Илья Ведмеденко

Перспективный китайский авиалайнер C919 допустили до финального этапа испытаний — завершающих летных тестов и сертификации.

24 ноября
8 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

Позавчера, 13:35
5 минут
Илья Ведмеденко

В состав Черноморского флота включили новый патрульный корабль проекта 22160 — «Павел Державин».

10 часов назад
53 минуты
Александр Березин

Ровно 208 лет назад русские войска разгромили армию Наполеона при Березине. Часто говорят, что отступление французской Великой армии из Москвы было чередой ее неудач и русских успехов. Однако реальность оказалась заметно сложнее: де-факто русские войска понесли большие неоправданные потери, а общим итогом кампании стало бегство Наполеона из России, но не его пленение, почти неизбежное в тех условиях. Наиболее вероятной причиной всех этих проблем было особое геополитическое видение ситуации одним человеком — Михаилом Кутузовым. Рассказываем, почему он не хотел побеждать Наполеона и сколько жизней за это заплатила наша страна.

14 ноября
35 минут
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

22 ноября
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
8 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: