Золотая жила новых антибиотиков

Израильские исследователи из Института им. Вейцмана в Реховоте сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature, что обнаружили ранее неизвестную роль белковых комплексов (так называемых протеасом), которые присутствуют в каждой клетке человеческого организма и очищают его от старых, поврежденных и вредных белков.

Распад белков так же важен, как и синтез новых белковых молекул. Протеасомы выполняют функцию клеточных переработчиков – они разрезают белки на короткие пептиды, состоящие из нескольких аминокислот, которые затем расщепляются на отдельные аминокислоты и используются для создания новых белков. Они также могут присутствовать на поверхности клетки как часть иммунного ответа.

Их роль в иммунной системе известна давно. Частицы патогенных бактерий, выходящие на поверхность клетки, – так называемые антигены – дают сигнал Т-лимфоцитам, клеткам иммунной системы, которые затем могут распознавать и уничтожать инфицированные клетки. Но оказывается, что до сих пор исследователям не удалось понять еще одну роль протеасом в иммунной системе. В процессе расщепления и переработки белков они производят целый арсенал пептидов, убивающих бактерии. Исследователи утверждают, что это природные антибиотики, которые представляют собой первую линию защиты от атакующих нас патогенов, прежде чем в игру вступает адаптивная иммунная система.

Ученые провели серию экспериментов, которые показывают, что протеасома определяет, когда клетка заражена бактериями, а затем – всего в течение часа после обнаружения инфекции – меняет свою структуру и роль. Она начинает преобразовывать старые белки в пептиды, которые повреждают бактериальную мембрану, препятствуя росту микробов и убивая их. Исследовательская группа выделила некоторые из этих природных антибактериальных соединений и проверила их действие на бактериях, растущих в лабораторных условиях, а также на мышах с пневмонией и сепсисом. Ученые утверждают, что эффект сопоставим с эффектом известных мощных антибиотиков.

Руководитель группы, профессор Ифат Мербл из Института им. Вейцмана сказала: «Это волнительно, потому что раньше мы об этом не имели ни малейшего представления. Мы открыли новый иммунный механизм, который позволяет нам защищаться от бактериальной инфекции. Он действует во всем организме, во всех клетках и создает совершенно новый класс потенциальных природных антибиотиков».

Авторы публикации признают, что защитная функция антимикробных пептидов во многих тканях была известна и раньше, однако клеточные механизмы, лежащие в основе их продукции, до сих пор не были полностью изучены. Теперь известно, что протеасомы постоянно вырабатывают эти пептиды в ходе своей повседневной деятельности, и их выработка значительно увеличивается во время бактериальных инфекций. Инфекция переключает протеасому в «турборежим», что способствует выработке соединений с антибактериальными свойствами.

Полученные знания можно использовать для поиска новых антибиотиков. Это чрезвычайно важно, учитывая растущую угрозу со стороны супербактерий, устойчивых к уже существующим препаратам. Ежегодно от инфекций, не подверженных воздействию антибиотиков, умирает несколько миллионов человек.

Исследователи пишут в журнале Nature: «Идентификация защитных пептидов, продуцируемых протеасомами, может стать источником природных антибиотиков для биотехнологических применений и терапевтических вмешательств при инфекционных заболеваниях и состояниях с ослабленным иммунитетом».

По оценкам, протеасомы производят более 270 тыс. ранее неизвестных пептидов, которые могут представлять собой огромный, неиспользованный источник природных противомикробных препаратов.

 

Сергей ХАУДРИНГ