Создали новый эффективный антибиотик

Дата публикации: 23 июля 2020

Ученые из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, МФТИ и ВШЭ изучили взаимодействие известного природного антибиотика с его мишенью с помощью молекулярного моделирования. Результаты исследования помогут в разработке антибиотиков нового типа, сообщает журнал МФТИ "За науку".. 

Злоупотребление антибиотиками создает угрозу здоровью людей, потому что приводит к быстрому развитию устойчивости бактерий. На данном этапе актуальны поиск и разработка новых классов антибактериальных средств. В микробиологии известны лантибиотики - небольшие антимикробные белки, обладающие бактерицидным потенциалом. Низин, наиболее изученный лантибиотик, был известен еще до открытия Александром Флемингом пенициллина. Низин широко применяется в качестве пищевого консерванта с 1953 года без каких-либо признаков развития резистентности, но его никогда не использовали в клинической практике из-за нестабильности в организме человека. Низин активно побеждает бактерии с однослойной мембраной. Лантибиотик уничтожает бактерии путем разрушения мембраны и остановки синтеза клеточной стенки.

В своем эксперименте авторы сначала искали комплексообразующие состояния обеих изолированных молекул в их природной среде. Полноразмерный низин и его N-концевой модуль распознавания поместили в водный раствор, а липид II встроили в модельную бактериальную мембрану. После этого ученые провели молекулярное моделирование активной части низина в присутствии аналога «головки» липида II в водном растворе.

Основываясь на наиболее частых конформациях обеих молекул, ученые разработали предполагаемый комплекс модуля распознавания низина с липидом II в модельной бактериальной мембране, который оставался стабильным в течение длительного периода моделирования. Выяснилось, что низин образует стабильный комплекс с двумя состояниями липида II. 

«Наши результаты показывают, какие конформации липида II способны взаимодействовать с антибиотиками. Предыдущие исследования не учитывали липидное окружение, которое значительно влияет на поведение мишени. Наши расчеты показали, что всего 20–30% поверхности головной группы доступно для взаимодействия в природной среде. Это сильно ограничивает свободу выбора положений для связывания с низином. Судя по всему, до всего двух конформаций. Таким образом, становится понятно, как нужно расположить молекулу антибиотика, чтобы она подействовала так же, как низин, или даже более эффективно. Разработанная нами модель связывания упростит поиск молекул-кандидатов, которые потом можно будет экспериментально исследовать на эффективность против бактерий», —дополняет Роман Ефремов, профессор Физтех-школы физики и исследований им. Ландау МФТИ, заведующий лабораторией моделирования биомолекулярных систем ИБХ РАН.

Источник: МФТИ

Автор: Маргарита Демкина

Источник: zanauku.mipt.ru

Поделиться: