РИА Новости. Молекулярные биологи из институтов РАН усовершенствовали структуру белка, который вирусы-бактериофаги используют для проникновения в клетки синегнойной палочки, и превратили его в своеобразного «киллера» этих опасных микробов, сообщает РИА Новости. Первые итоги его применения были представлены в журнале Metallomics.
Pseudomonas aeruginosa
© Janice Haney Carr
«Мы экспериментально показали, что один из созданных нами белков-мутантов, дефектный по связыванию кальция, но устойчивый к аминокислоте ЭДТА, в присутствии этого связующего вещества разрушает клетки синегнойной палочки — потенциального возбудителя сепсиса и пневмонии», — рассказывает Виктор Кутышенко из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино.
В последние годы перед медиками все шире и острее становится проблема появления так называемых «супер-бактерий» – микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков. Среди них есть как редкие возбудители инфекций, так и очень распространенные и опасные патогены, такие как синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) или гонококк (Neisseria gonorrhoeae), возбудитель гонорреи.
В прошлом, ученые боролись с этим феноменом, открывая новые антибиотики в природе, однако сейчас это становится делать все сложнее. По этой причине многие исследователи пытаются решить эту проблему, меняя структуру уже существующих препаратов, способных убивать опасных бактерий, или «перепрофилируя» на эту роль другие молекулы биологического происхождения.
Подобные эксперименты, как передает пресс-служба ИТЭБ РАН, ученые проводят, внося случайные или направленные мелкие мутации в структуру генов, отвечающих за производство этих веществ, и наблюдая за тем, как меняется их работа. Это одновременно позволяет искать новые полезные препараты и изучать то, какую роль играют отдельные аминокислоты в белковых цепочках различных важных ферментов, с которыми экспериментируют исследователи.
Кутышенко и его коллеги экспериментировали с белком EndoT5, который вирус-бактериофаг T5 использует для того, чтобы разрушать оболочку синегнойной палочки на последних фазах его размножения.
Данный фермент, как недавно выяснили ученые, «включается» только в том случае, если в его окрестностях присутствует достаточно большое число ионов кальция. Российские исследователи пытались понять, почему это так, и одновременно хотели поменять его структуру таким образом, чтобы он работал и без кальция или активировался по другому сигналу.
Для этого ученые выделили из бактериофага участки ДНК, связанные с производством этого фермента, размножили и внесли мутации в них, после чего вставили их в клетки обычной кишечной палочки. Когда микробы размножились и начали производить «мутантные» белковые молекулы, ученые проанализировали их структуру и проверили, как эти вещества повлияют на жизнь синегнойной палочки.
Как показали эти опыты, замены одиночных аминокислот в цепочке EndoT5 почти не сказывались на форме молекулы, но некоторые из подобных точечных мутаций сильно поменяли характер ее работы. К примеру, замена аспарагиновой кислоты на аланин в критически важной части белка полностью выводила его из строя, а другие мутации превращали этот белок в сильнейший нейтрализатор «нормальных» молекул этого вещества или меняли его работу иными путями.
Внимание российских ученых привлекла одна из подобных мутаций, E123A, замена глутаминовой кислоты на аланин. Ее появление в белковой цепочке приводило к тому, что молекула начинала работать даже при самых низких концентрациях кальция в ее окрестностях, что заставило ученых проследить за тем, как оно будет действовать на синегнойную палочку.
Для этого ученые добавили в питательную среду с бактерией не только новую версию этого белка, но и аминокислоту ЭДТА, быстро поглощающую все ионы кальция и не дающую им взаимодействовать с ферментом-«киллером».
Как показали эти опыты, данный пептид достаточно эффективно уничтожает микробов даже в небольших концентрациях. Это делает его одним из самых перспективных новых средств для борьбы с пневмонией и заражением крови, не похожего на все существующие антибиотики.
Источник: РИА Новости
