Исследователи из Научного института Вейцмана обнаружили, что структурные фрагменты клеток человеческого тела — протеасомы способны производить природные антибиотики из частей поврежденных белков.

В течение длительного времени считалось, что ключевой функцией протеасом является расщепление поврежденных белков и передача их компонентов T-клеткам, для усиления иммунной реакции в ответ на опасные бактерии. Однако исследователи установили, что среди прочего протеасомы способны самостоятельно выявлять опасные бактерии в клетках и производить защитные механизмы для предотвращения их развития и распространения.

Исследователи отмечают, что протеасомы способны производить так называемые «защитные пептиды» из фрагментов белков, которые разрывают мембраны бактерий и останавливают инфекционные процессы еще до начала ответа со стороны иммунной системы. Протеасомы содержатся в каждой клетке человеческого тела и расщепляют старые или поврежденные белки, позволяя повторно использовать их структурные компоненты. После того, как клетка инфицируется, протеасомы претерпевают трансформацию и начинают не просто расщеплять белки, а создают из них антибактериальные пептиды, которые прорывают мембраны бактериальных клеток.

В своих экспериментах исследователи заставили протеасому в человеческих клетках противостоять бактериям сальмонеллы. Протеасома выделила крошечные пептиды, которые остановили рост сальмонеллы. Использовав технологию масс-спектрометрического анализа протеасомных продуктов, исследователи выяснили, что из более 50 тыс. выделенных протеасомами пептидов, более тысячи имели необходимые размеры и химический состав для борьбы с опасными микробами.

Ученые отобрали 10 наиболее перспективных пептидов для проверки их на противодействие бактериям — Escherichia coli (E. coli), синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), микрока желтого (Micrococcus luteus) и других, большинство из которых оказались уязвимыми к новым пептидам. При этом пептиды не продемонстрировали токсического воздействия на клетки.

Исследователи обратили особое внимание на пептид, полученный из белка PPP1CB, который связан с регуляцией фосфатазы— ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты в живых организмах. В лабораторных условиях этот фермент не только уничтожал все опасные бактерии, а также уменьшал количество бактерий у инфицированных мышей и даже увеличивал выживаемость среди мышей с сепсисом по сравнению со стандартными протоколами лечения антибиотиками.

Сейчас устойчивость ряда опасных бактерий к антибиотикам остается одной из ключевых проблем современной системы здравоохранения. Дальнейшая адаптация бактерий-возбудителей таких опасных инфекций как инфекции мочевыводящих путей, пневмония, сепсис к имеющимся антибиотикам, делает их еще более опасными.

Согласно отчету Национальной службы здравоохранения Великобритании, ежегодно из-за устойчивости опасных бактерий к антибиотикам умирает 7,6 тыс. человек. По всему миру эти цифры составляют более 1 млн смертей ежегодно и продолжают расти.

Поскольку эти антимикробные пептиды происходят из наших собственных клеток, это также является преимуществом с точки зрения безопасности. Лекарства, полученные из них, могут с меньшей вероятностью вызвать вредные иммунные реакции. Иммунолог из Имперского колледжа Лондона Дэниел Дэвис отмечает, что новые пептиды должны еще пройти ряд испытаний, прежде чем это сможет стать прорывом в создании нового поколения антибиотиков.

Ученые одели бактерий-пловцов в «броню» и управляют ими с помощью магнитов — их будут запускать в организм человека

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature

Источник: ZME Science