Оружие против сибирской язвы и пищевых отравлений: назван фермент, с котором бактерии не справятся

Представьте себе: бактерии, устойчивые к антибиотикам, становятся мишенью для нового оружия! Ученые обнаружили новое соединение, которое способно разрушать клетки болезнетворных микробов, в том числе тех, что вызывают сибирскую язву и пищевые отравления. Речь идет об амидазе Ami, выделяемой бактериями Lysobacter capsici.

Это открытие, поддержанное грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликованное в журнале Scientific Reports, открывает новые перспективы в борьбе с устойчивостью к антибиотикам, которая становится все более серьезной проблемой.

Давайте разберемся подробнее, что это за чудо-средство и как оно работает.

Новый взгляд на борьбу с инфекциями

Бактериолитические ферменты разрушают связи в пептидогликане — основном структурном компоненте клеточных стенок бактерий. Это делает их перспективной основой для создания антимикробных препаратов нового поколения.

Главные поставщики таких ферментов — бактерии, выделяющие их во внеклеточное пространство. Среди бактерий существуют уникальные виды, производящие комплексы внеклеточных бактериолитических ферментов с разным действием в отношении связей пептидогликана. Lysobacter capsici — как раз один из таких представителей.

Как была найдена амидаза Ami?

Ученые из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина РАН (Пущино) выделили новый бактериолитический фермент — амидазу Ami — именно из бактерии Lysobacter capsici.

Первым шагом стало сравнение двух штаммов этого вида бактерии: один был активным и выделял внеклеточные бактериолитические ферменты, а второй — малоактивным и утратил эту способность.

С помощью современных биоинформатических методов исследователи установили, что в клетках активного штамма экспрессия (работа) 1584 генов была выше, чем в клетках малоактивного штамма. Кроме того, в питательной среде, где выращивались бактерии, концентрация 25 внеклеточных белков у активного штамма была значительно выше, чем у малоактивного штамма.

Именно среди этих белков и оказалась амидаза Ami, ранее неизвестный фермент. Работа гена, отвечающего за синтез этого фермента, в клетках активного штамма оказалась в 324 раза выше, а уровень производства самой амидазы — в 284 раза выше, чем у малоактивного варианта. Это натолкнуло ученых на мысль, что именно амидаза Ami может определять антимикробные свойства активного штамма Lysobacter capsici.

Высокая эффективность против патогенов

На следующем этапе ученые получили фермент Ami в достаточном количестве для его всестороннего изучения.

Для этого с использованием оригинальных молекулярно-генетических подходов авторы "заставили" клетки Lysobacter capsici нарабатывать необходимое количество амидазы Ami. Фермент продемонстрировал высокую антимикробную активность в отношении ряда патогенных бактерий, включая устойчивые к антибиотикам штаммы.

Особенно эффективно он разрушал клетки бактерий рода Bacillus, среди которых возбудитель сибирской язвы и штаммы, вызывающие пищевые отравления.

Будущие перспективы

Исследователи также установили, какие именно связи в пептидогликане различных бактерий разрушает амидаза Ami. Знать это важно для характеристики фермента в качестве перспективного для медицины антимикробного соединения.

Таким образом, дальнейшее изучение амидазы будет направлено на создание новых отечественных ферментных антимикробных препаратов, не имеющих на данный момент аналогов.

Как отмечают ученые, новое соединение превосходит по своим свойствам ранее описанные амидазы бактерий и бактериофагов — вирусов, заражающих бактерии. Это дает надежду на разработку новых эффективных антимикробных препаратов, к которым микроорганизмы еще не успели выработать устойчивость.

Три интересных факта об антибиотиках:

• Первый антибиотик, пенициллин, был открыт Александром Флемингом в 1928 году.
• Чрезмерное и неправильное использование антибиотиков привело к росту устойчивости бактерий к ним.
• Борьба с устойчивостью к антибиотикам является одной из главных задач современной медицины.