ВООЗ прогнозує, що до 2050 року основною причиною смерті можуть бути інфекції, викликані мікроорганізмами, стійкими до звичайних антибіотиків. Для боротьби з ними потрібні нові типи сполук зі специфічними способами реагування. Дослідники з Дослідницького центру природничих наук HUN-REN (HUN-REN TTK) повідомили про можливий перспективний напрямок у дослідженні, опублікованому в престижному журналі Nature Communications.
Невипадково супербактерії, стійкі до звичайних антибіотиків, опинилися в центрі досліджень дослідників: перший комплексний аналіз ВООЗ у 2020 році вже показав, що резистентні бактерії спричинили 1,27 мільйона смертей у 2019 році, і, на жаль, це число збільшується з кожним роком. Одним із способів боротьби з супербактеріями є використання так званої фаготерапії, коли їх вбиває вірус. Дослідження в цьому напрямку проводяться, наприклад, у Центрі біологічних досліджень у Сегеді. Іншим перспективним варіантом є розробка антибіотиків із абсолютно новими механізмами відповіді.
«Дрібноклітинні системи бактерій неймовірно адаптивні, іноді створюючи цілу колонію за ніч. Фактично, нещодавні дослідження показують, що деякі бактерії виділяють нанометрові «кульки тривоги», коли вони вмирають, передаючи знання, необхідні їм для виживання, іншим бактеріям. Ця неймовірна здатність до адаптації також говорить про те, що з супербактеріями потрібно боротися з кількох напрямків», — сказав Тамаш Беке-Сомфай, керівник дослідницької групи біомолекулярної самозбірки на технологічному факультеті HUN-REN.
«У нашому власному тілі є природні пептиди, ми називаємо їх антимікробними пептидами. Ми розробили супрамолекулярні структури – фактично новий антибіотик – які поєднують бактерицидні механізми цих природних пептидів із сприятливою біостабільністю неприродних сполук», – сказав угорський дослідник.
До цих пір дослідники не могли по-справжньому спостерігати, як пептиди «атакують», але угорським дослідникам тепер вдалося простежити, як вони організовані в супрамолекулярні структури на поверхні бактеріальних клітин за допомогою трансмісії та кріоелектронної мікроскопії.
«Записи показують, що пластинки, які утворюються, проникають у клітинну стінку (як ножі) і проникають усередину бактерії. Прокол клітинної стінки викликає витік, що в кінцевому підсумку призводить до загибелі бактерії. Аналіз зображень також показав, що напрочуд небагато пластинок, які проникають у бактеріальну клітину, є достатніми для пошкодження клітинної стінки. Крім того, тести показують, що пептиди пригнічують ріст бактерій у дуже низьких концентраціях», — резюмував керівник дослідницької групи.
Мікроскопічні зображення та моделювання молекулярної динаміки підтвердили, що утворення ламелей на основі пептидів базується на взаємодії з фосфатними групами: навіть у присутності простих неорганічних фосфатних іонів утворюються смугові ламелярні морфології, у яких кожна смуга складається з двох або більше пептидні шари, з’єднані фосфатними іонами і стабілізовані водневими зв’язками.
Робота дослідників HUN-REN TTK є інноваційною в кількох аспектах:
“По-перше, вони успішно розробили антибіотик на основі пептидів, який активується на місці шляхом специфічного зв’язування з бактеріальними клітинами, а по-друге, вони перші, хто отримав пряме візуальне уявлення про функцію бактерицидних пептидів”.
