Молекули, що виникли ще в юрському періоді, можуть стати несподіваною підказкою для боротьби із сучасними бактеріями...
Американські науковці відновили давні варіанти захисних білків ссавців і з’ясували, що деякі з них здатні ефективно знищувати небезпечні бактерії.
Йдеться про лактоферин, який і сьогодні міститься в грудному молоці, сльозах, слині та інших рідинах організму ссавців. Цей білок виник приблизно 160 мільйонів років тому, коли жив спільний предок плацентарних ссавців.
- Захист, який захований усередині білка
Основне завдання лактоферину полягає у зв’язуванні заліза. Для багатьох бактерій цей елемент необхідний для росту й розмноження, тому його вилучення створює для мікробів несприятливі умови.
Але лактоферин має ще одну властивість. Усередині нього міститься короткий фрагмент під назвою лактоферицин. Він здатний пошкоджувати оболонку бактеріальних клітин, фактично пробиваючи їхній захист.
Саме цей фрагмент і вирішили перевірити дослідники з Орегонського університету.
- Вчені повернули еволюцію назад
Щоб отримати давні молекули, науковці використали реконструкцію предкових послідовностей. Вони порівняли гени сучасних людей і корів та за допомогою еволюційного аналізу відновили послідовності білків, які могли існувати у їхніх давніх предків.
Потім ці молекули синтезували в лабораторії та випробували проти кількох небезпечних бактерій, зокрема:
- Pseudomonas aeruginosa;
- Staphylococcus aureus;
- Escherichia coli.
Найдавніші версії лактоферицину пошкоджували оболонки бактерій, але мікроорганізми могли відновлюватися. Згодом ситуація змінилася: пізніші еволюційні варіанти виявилися значно потужнішими.
Одна з реконструйованих молекул, AncLFcin2, яка існувала у спільного предка людей і великої рогатої худоби, знищувала золотистий стафілокок у рази ефективніше за сучасний людський лактоферицин.
- Одна мутація зробила молекулу набагато сильнішою
Найцікавіше відкриття чекало дослідників під час детального аналізу структури молекул. Виявилося, що величезну різницю могла створити лише одна мутація.
Заміна нейтральної амінокислоти на позитивно заряджений аргінін різко посилила здатність пептиду атакувати бактерії.
При цьому під час експериментів на червоних кров’яних тільцях корів дослідники не виявили ознак токсичності або руйнування клітин. Це дає підстави вважати, що подібні молекули потенційно можуть бути сумісними з організмом сучасних ссавців.
- Чи з’являться ліки з «молекул динозаврів»?
До готових препаратів поки далеко. Природні антимікробні пептиди мають серйозний недолік: вони менш стабільні за традиційні антибіотики та можуть швидко руйнуватися в організмі.
Втім, дослідження показало інший важливий напрям. Вивчаючи, як захисні молекули змінювалися протягом 160 мільйонів років, науковці отримують своєрідні еволюційні «креслення» для створення нових антимікробних препаратів.
Такі молекули можуть допомогти розробляти засоби, здатні обходити стійкість бактерій до звичних медикаментів.
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:
- Спілберг показав майбутнє: технології з «Особливої думки», які стали реальністю
- «Чорна смерть» не закінчилася у XIV столітті: вчені з’ясували, як чума поверталася ще 400 років
- 25 тисяч років тому люди вже вживали наркотичні рослини: що знайшли археологи в Індонезії