Сотрудники Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (Пущино) обнаружили новое
соединение, выделяемое бактериями Lysobacter capsici и обладающее антимикробными свойствами, — амидазу
Ami. В экспериментах она разрушала клетки болезнетворных устойчивых к антибиотикам микробов, в том числе
представителей рода Bacillus, среди которых возбудители сибирской язвы, а также патогенные штаммы,
вызывающие пищевые отравления.
По своим свойствам новое соединение превосходит ранее описанные амидазы бактерий и бактериофагов —
вирусов, заражающих бактерии, — и может использоваться для разработки ферментных антимикробных препаратов, к
которым микроорганизмы ещё не выработали устойчивость. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда
(РНФ), опубликованы в журнале Scientific
Reports.
Чашки Петри с вплавленными в
агар живыми клетками Bacillus, среди которых возбудитель сибирской язвы (крайняя левая панель). В месте
нанесения фермента Ami видна зона просветления, что указывает на гибель бактериальных клеток. Справа
результаты фазово-контрастной микроскопии: клетки после обработки ферментом (сверху) и не обработанные
ферментом бациллы (снизу)
Бактериолитические ферменты разрушают связи в основном структурном компоненте клеточных стенок бактерий —
пептидогликане, — благодаря чему их можно использовать в качестве основы для создания антимикробных
препаратов нового поколения. Важные продуценты таких ферментов — бактерии, выделяющие их во внеклеточное
пространство. При этом среди бактерий есть уникальные виды, которые способны производить комплексы
внеклеточных бактериолитических ферментов с разным действием в отношении связей пептидогликана. Одна из
таких бактерий — Lysobacter capsici.
Авторы выделили новый
бактериолитический фермент бактерии Lysobacter capsici. Сначала с помощью современных биоинформатических
методов авторы сравнили два штамма одного вида бактерии Lysobacter capsici, один из которых был активным и
выделял внеклеточные бактериолитические ферменты, а второй был малоактивным и утратил эту
способность.
Продуцент перспективных
внеклеточных бактериолитических ферментов — Lysobacter capsici XL1
На следующем этапе исследователи 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.
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.
Авторы статьи. Слева
направо: Алексей Афошин, Наталья Леонтьевская, Елена Леонтьевская, Ирина Кудрякова
«В результате нерегулируемого использования антибиотиков бактерии приобретают к ним устойчивость.
Поэтому поиск новых противомикробных препаратов остаётся актуален. Обнаруженное нами соединение позволит
разработать принципиально новый эффективный ферментный антимикробный препарат. В дальнейшем мы планируем
изучить на молекулярном уровне механизм разрушения бактериолитическими ферментами клеточной стенки
бактерий. Это приблизит нас к разработке таких лекарственных препаратов, в составе которых будут
ферменты с заданными антимикробными свойствами», — рассказывает руководитель проекта,
поддержанного грантом РНФ, Ирина Кудрякова, кандидат биологических наук,
старший научный сотрудник лаборатории биохимии клеточной поверхности ИБФМ РАН.
Источник: пресс-служба РНФ.