Как микроорганизмы создают природные антибиотики: открытие ученых
Исследование ученых из Университета Макгилла ознаменовало важный шаг вперед в создании препаратов, которые смогут противостоять инфекциям даже в условиях растущей резистентности бактерий.
Ключом к этому открытию стала работа с молекулярными машинами природы — нерибосомными пептид синтетазами (NRPS). Эти структуры, существующие в микробах, ответственны за производство ряда важнейших для медицины соединений, включая антибиотики, противораковые препараты и иммунодепрессанты.
Исследователи Ангелос Пистофидис и Мартин Шминг при помощи уникального оборудования Canadian Light Source (CLS) в Университете Саскачевана смогли получить детализированные изображения кристаллической структуры NRPS. Этот инструмент оказался решающим в понимании сложного процесса производства антибиотиков.
NRPS являются молекулярными машинами, которые, по словам Пистофидиса, имеют огромное количество применений. Например, пептид циклоспорин, синтезируемый такими структурами, широко используется как иммунодепрессант при операциях по пересадке органов. Однако ранее ученым не удавалось точно зафиксировать ключевые этапы работы NRPS.
«С помощью CLS процесс сбора данных о сложной кристаллической структуре стал более быстрым и эффективным», — рассказывает Шминг. Чтобы добиться фиксации NRPS в критически важный момент их работы, Пистофидису понадобилось четыре года упорного труда. Сам Шминг изучает эти молекулярные машины уже 15 лет, стремясь раскрыть их механизмы с максимальной точностью.
Одним из главных достижений стало то, что исследователи смогли наблюдать NRPS в действии на этапе формирования антибиотиков. Это позволило значительно уточнить ранее размытые детали процесса. Открытие не только проливает свет на то, как природа синтезирует сложные молекулы, но и предоставляет специалистам возможность проектировать собственные лекарства с заданными свойствами.
Однако работа далека от завершения. Исследовательская команда планирует углубить изучение NRPS, чтобы понять, как они синтезируют более сложные и крупные структуры на поздних этапах производства. Это знание может стать основой для создания новых молекул, которые окажут влияние на широкий спектр заболеваний.
По словам Шминга, эти молекулярные машины открывают прямую дорогу к разработке решений для лечения различных состояний — от борьбы с вирусными пандемиями и антибиотикорезистентностью до лечения агрессивных форм рака, таких как тройной негативный рак груди.
«Мы лишь начинаем описывать строительные блоки, которые помогут ученым разрабатывать лекарства нового поколения», — отмечает он.
Исследование Пистофидиса и Шминга подтверждает огромный потенциал природы в решении современных медицинских вызовов. Молекулярные механизмы, которые природа использует миллиарды лет, теперь становятся инструментами для создания лекарств будущего, способных изменить подход к лечению инфекций и тяжелых заболеваний.
Ранее ученые узнали, как микробам удается уклоняться от антибиотиков.
