В китайской почве обнаружены бактерии, производящие уникальные типы лекарственных веществ
Поиск новых и потенциально мощных терапевтических молекул в природе является жизненно важной мерой, вызванной параллельными кризисами в области здравоохранения: устойчивостью к антибактериальным препаратам и растущим глобальным бременем рака.
Джошуа Блоджетт, микробиолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и старший автор нового исследования, занимался изучением группы веретенообразных, обитающих в почве бактерий, называемых актиномицетами, которые, к счастью для нас, оказались плодовитыми производителями лекарственных соединений.
Что скрывает микромир
В актиномицетах ученые обнаружили строительные блоки для более чем 50% антибиотиков, используемых сегодня в клиниках и больницах, включая первый активный агент против туберкулеза, а также для множества противораковых препаратов и иммунодепрессантов.
Возродившийся интерес к изучению актиномицетов как богатых источников биоактивных молекул подпитывается глобальной угрозой для здоровья, связанной с устойчивостью к противомикробным препаратам, которая порождает устойчивые к лекарствам инфекции быстрее, чем мы успеваем производить новые лекарства. Согласно анализу, «супербактерии» в настоящее время являются третьей по значимости причиной смерти во всем мире.
В поисках новых кандидатов в лекарства Блоджетт и его коллеги обратили свое внимание и свои инструменты для секвенирования генома на один особенно редкий актиномицет, который был обнаружен в китайской почве и носит название Lentzea flaviverrucosa. Его труднее найти в природе, чем другие актиномицеты, и труднее вырастить в лаборатории, поэтому L. flaviverrucosa изучена не так хорошо, как ее более распространенные родственники. И то, что обнаружили исследователи, было довольно странным.
Более ранние попытки группы просканировать геномы редких актиномицетов показали, что L. flaviverrucosa может производить несколько небольших кольцевых молекул, называемых молекулами пиперазила, которые, как известно, служат своего рода «каркасами» для синтеза лекарств.
Аномальная активность
Используя ряд методов, исследователи обнаружили, что L. flaviverrucosa на самом деле производит два типа молекул пиперазила. Но эти соединения были другими, а производил их один набор генов, называемый суперкластером. «Обычно мы думаем о кластере генов [как] о группах генов, которые подобны чертежам для создания отдельных молекул. Но похоже, что этот кластер способен производить сразу несколько полезных соединений», — отмечают авторы.
Как только исследователи определили молекулярные структуры двух необычных соединений, они также вскоре поняли, что одно из них совершенно не похоже ни на одно из описанных ранее. Это соединение состояло из двух гексагональных молекул, соединенных вместе так, чтобы сформировать односторонний асимметричный дуэт, который обладал потенциальной лекарственной активностью при тестировании против определенных типов линий раковых клеток человека.
«Природа соединила воедино две разные вещи, в результате превратив их в нечто более мощное», — заявил Блоджетт. В настоящее время исследователи намерены продолжать свою работу в надежде найти действенное средство как против раковых заболеваний, так и против подавляющего большинства супербактерий.