
Вчені синтезували цилагіцин - новий кандидат в антибіотики
Комп'ютерні алгоритми допомогли виявити нового кандидата в антибіотики, який обіцяє боротися з деякими особливо неприємними мікробами, використовуючи новий спосіб атаки, до якого їм повинно бути важко виробити стійкість. Найголовніше, це може відкрити цілий новий арсенал антибіотиків.
Ми, люди, не єдині організми, які хочуть вбивати бактерії - природа розробила широкий спектр антибактеріальних сполук, багато з яких використовуються самими бактеріями, щоб взяти гору в багатовіковій війні за територію з іншими бактеріями.
Більшість наших антибіотиків отримані з цього арсеналу, спочатку вирощеного з культур бактерій, а потім синтезованого в більш сильнодіючі форми.
Проблема в тому, що з часом бактерії виробляють стійкість до цих ліків, змушуючи створювати нові, поки вони неминуче не стануть стійкими і до них. Прогрес різко сповільнився в останні десятиліття, оскільки у нас починають закінчуватися бактерії, з якими найпростіше працювати, в результаті чого бактерії, стійкі до антибіотиків, стають однією з найсерйозніших загроз для здоров'я у світі.
«Багато антибіотиків отримують з бактерій, але більшість бактерій неможливо виростити в лабораторії», - сказав Шон Брейді, автор дослідження. «З цього випливає, що нам, ймовірно, не вистачає більшості антибіотиків».
Щоб допомогти аналізувати можливості набагато швидше, дослідники використовували алгоритми для дослідження того, що відомо як кластери біосинтетичних генів.
Це групи генів, які кодують ряд білків, включаючи ті, які можуть мати антибактеріальні властивості, але занадто численні і незручні для розуміння людьми.
«Бактерії складні, і те, що ми можемо секвенувати ген, не означає, що ми знаємо, як бактерії включають його для виробництва білків», - сказав Шон Брейді. «Існують тисячі і тисячі неописаних кластерів генів, і ми тільки недавно з'ясовували, як активувати частину з них».
Але алгоритми можуть сортувати ці кластери генів набагато швидше і вибирати найбільш багатообіцяючі з'єднання-кандидати, які можуть надавати антибактеріальну дію. Звідти хіміки-люди можуть потім синтезувати набагато коротший список сполук і протестувати їх.
І дійсно, в результаті цього процесу було отримано одне особливо багатообіцяюче з'єднання, яке команда вчених назвала цилагіцином. Він виник у кластері генів під назвою «cil», який був обраний через його схожість з іншими генами, що продукують антибіотики.
У лабораторних тестах цилагіцин зміг надійно вбити бактерії, в тому числі кілька штамів, стійких до існуючих антибіотиків.
Важливо зазначити, що він не пошкоджує клітини людини і здатний лікувати бактеріальні інфекції у живих мишей. Однак найбільш вражаючим є те, що йому навіть вдалося вбити бактерії, які дослідники спеціально розробили для стійкості до препарату.
При найближчому розгляді команда виявила молекулярні секрети його сили. Коли він атакує бактерії, цилагіцин пов'язує дві молекули, звані C55-P і C55-PP, які бактерії використовують для побудови своїх клітинних стінок.
Відомо, що існуючі антибіотики пов'язують одну молекулу або іншу, але резистентні бактерії все ще можуть використовувати другу для підтримки клітинної стінки. При одночасному усуненні обох цилагіцин може запобігти резистентності такого типу.
Яким би багатообіцяючим не здавалося дослідження, вчені попереджають, що чекає ще багато роботи, перш ніж воно зможе знайти застосування на людях.
Дослідники планують оптимізувати з'єднання і провести додаткові тести на тваринах проти низки інших бактерій. Найцікавіше, що цилагіцин може бути першим з багатьох нових антибіотиків, відкритих за допомогою цього методу.
«Наша робота - яскравий приклад того, що можна знайти в кластері генів», - сказав Шон Брейді. «Ми думаємо, що тепер ми можемо відкрити велику кількість нових природних сполук за допомогою цієї стратегії, яка, як ми сподіваємося, надасть новий захоплюючий пул кандидатів у ліки».
Дослідження було опубліковано в журналі Science.