Американские учёные воссоздали древние варианты защитных белков млекопитающих и выяснили, что некоторые из них способны эффективно уничтожать опасные бактерии.
Речь идет о лактоферрине, который и сегодня содержится в грудном молоке, слезах, слюне и других жидкостях организма млекопитающих. Этот белок возник примерно 160 миллионов лет назад, когда жил общий предок плацентарных млекопитающих.
- Защита, скрытая внутри белка
Основная задача лактоферрина заключается в связывании железа. Для многих бактерий этот элемент необходим для роста и размножения, поэтому его извлечение создает для микробов неблагоприятные условия.
Но лактоферин обладает ещё одним свойством. Внутри него содержится короткий фрагмент под названием лактоферицин. Он способен повреждать оболочку бактериальных клеток, фактически пробивая их защиту.
Именно этот фрагмент и решили проверить исследователи из Орегонского университета.
- Учёные повернули эволюцию вспять
Чтобы получить древние молекулы, учёные использовали реконструкцию предковых последовательностей. Они сравнили гены современных людей и коров и с помощью эволюционного анализа восстановили последовательности белков, которые могли существовать у их древних предков.
Затем эти молекулы синтезировали в лаборатории и испытали против нескольких опасных бактерий, в частности:
- Pseudomonas aeruginosa;
- Staphylococcus aureus;
- Escherichia coli.
Самые древние версии лактоферицина повреждали оболочки бактерий, но микроорганизмы могли восстанавливаться. Впоследствии ситуация изменилась: более поздние эволюционные варианты оказались значительно более мощными.
Одна из реконструированных молекул, AncLFcin2, существовавшая у общего предка людей и крупного рогатого скота, уничтожала золотистый стафилококк в разы эффективнее современного человеческого лактоферицина.
- Одна мутация сделала молекулу гораздо сильнее
Самое интересное открытие ждало исследователей во время детального анализа структуры молекул. Оказалось, что огромную разницу могла создать всего одна мутация.
Замена нейтральной аминокислоты на положительно заряженный аргинин резко усилила способность пептида атаковать бактерии.
При этом в ходе экспериментов на эритроцитах коров исследователи не обнаружили признаков токсичности или разрушения клеток. Это дает основания полагать, что подобные молекулы потенциально могут быть совместимы с организмом современных млекопитающих.
- Появятся ли лекарства из «молекул динозавров»?
До готовых препаратов пока далеко. Природные антимикробные пептиды имеют серьёзный недостаток: они менее стабильны, чем традиционные антибиотики, и могут быстро разрушаться в организме.
Впрочем, исследование показало ещё одно важное направление. Изучая, как защитные молекулы менялись на протяжении 160 миллионов лет, учёные получают своеобразные эволюционные «чертежи» для создания новых антимикробных препаратов.
Такие молекулы могут помочь в разработке средств, способных преодолевать устойчивость бактерий к привычным лекарствам.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Спилберг показал будущее: технологии из «Особого мнения», ставшие реальностью
- «Черная смерть» не закончилась в XIV веке: ученые выяснили, как чума возвращалась еще 400 лет
- 25 тысяч лет назад люди уже употребляли наркотические растения: что обнаружили археологи в Индонезии