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.
8 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Галактические нити крупномасштабной структуры Вселенной тянутся на сотни миллионов световых лет — и, как оказалось, вращаются, увлекая в движение все свои галактики.

5 часов назад
5 минут
Илья Ведмеденко

Украинские разработчики представили концепт ударного беспилотника, способного среди прочего поражать воздушные цели. На презентационном видео аппарат поражает ракетой БПЛА «Орион».

12 июня
9 минут
Василий Парфенов

Российские эпидемиологи считают, что в столице могла появиться своя разновидность вируса SARS-CoV-2. Кроме того, по мнению специалистов Центра имени Гамалеи, сейчас важным является индийский штамм коронавируса. По отношению к нему активность сывороток у вакцинированных и переболевших Covid-19 снижена в 2-3 раза.

12 июня
58 минут
Николай Цыгикало

Грохот уходящих в космос ракет, гигантские столбы огня, колоссальная сила, превосходящая силу тяжести. Форсажный рев боевых самолетов. Самое громкое и мощное силовое устройство человека. Все это — канал особой формы и особых свойств, радикально изменивший человечество. В чем его суть и как происходит трудное рождение сверхзвука — читайте в нашем материале.

12 июня
9 минут
Василий Парфенов

Российские эпидемиологи считают, что в столице могла появиться своя разновидность вируса SARS-CoV-2. Кроме того, по мнению специалистов Центра имени Гамалеи, сейчас важным является индийский штамм коронавируса. По отношению к нему активность сывороток у вакцинированных и переболевших Covid-19 снижена в 2-3 раза.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

27 мая
51 минута
Александр Березин

Хотя в прессе много пишут об исключительно редких «побочках» от вакцин, практика показывает, что бояться надо совсем другого. Самым страшным врагом привитого остается... коронавирус. Даже после вакцин Pfizer или Moderna от него иногда умирают — и подобных случаев уже сотни. Разумеется, среди непривитых таких на порядки больше, но погибшим и членам их семей от этого не легче. Еще хуже то, что две из трех российских вакцин, похоже, защищают от ковида намного слабее Pfizer и Moderna. Это довольно странно с учетом того, что третий российский препарат в этом плане не уступает западным аналогам. Почему российские власти финансируют миллионные тиражи слабой вакцины, имея в распоряжении вполне полноценную?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: