Cемейство антимикробных пептидов может стать основой для создания нового вида антибиотиков

Обнаружено и изучено ранее неизвестное семейство антимикробных пептидов, которые в перспективе могут стать основой для создания нового, более эффективного вида антибиотиков.

Широкое распространение патогенных бактерий, устойчивых к применяемым антибиотикам, диктует необходимость разработки новых антибактериальных препаратов.

Так, крайне интересным представляется использование антимикробных пептидов — белковых молекул, состоящих из 12—50 аминокислотных остатков. Они являются перспективной альтернативой традиционным антибиотикам, так как обходят многие механизмы резистентности, не являются токсичными, легко синтезируются и обладают высокой скоростью действия. Более того, некоторые виды таких пептидов давно «используются» в природе и доказали свою эффективность в ходе эволюции. Речь идёт о пролин-богатых антимикробных пептидах, которые синтезируются в организмах многих животных для защиты своих хозяев от бактериальных инфекций.

Сотрудники НИЦ «Курчатовский институт» (в том числе Отделения молекулярной и радиационной биофизики Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова НИЦ КИ совместно с коллегами из Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова изучили семейство антимикробных пептидов, широко распространённых среди жвачных млекопитающих. В результате был обнаружен новый класс пролин-богатых антимикробных пептидов, получивший название «румицидины» (от латинского Ruminantia — «жвачные»). При помощи геномного майнинга они подверглись тщательному исследованию как со структурной, так и с функциональной точек зрения для детального определения механизма их ингибирующего действия на клетки бактерий.

Было показано, что основной механизм действия румицидинов — нарушение биосинтеза белка бактерий. Проникая в бактериальную клетку, эти пептиды связываются с рибосомой и блокируют её работу.

«Структурное исследование румицидинов проводилось методом криогенной электронной микроскопии на базе Ресурсного центра Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий. Наша подгруппа выяснила, как именно румицидин располагается в выходном канале, были обнаружены контакты, которые он образует с частями рибосомы. Это ключевая информация, потому что позволяет предположить, какие элементы важны для этого взаимодействия, а какие не так принципиальны. Мы можем изменить последовательность антимикробного пептида для того, чтобы, например, усилить прочность его контактов с каналом, или можем вводить какие-то модификации», — рассказывает Елена Полесскова, старший научный сотрудник отделения молекулярной и радиационной биофизики НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ.

Широкий спектр антибактериальной активности, высокая эффективность в модели инфекции животных и отсутствие побочных эффектов в отношении человеческих клеток in vitro делают румицидины перспективными молекулами для разработки антибиотиков, нацеленных на рибосомы.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Источник: Курчатовский институт.