Биологи восстановили доисторический антибиотик

Учёные синтезировали соединение, которое млекопитающие последний раз вырабатывали 59 миллионов лет назад. Оно оказалось мощным средством против бактерий, устойчивых к широкому спектру современных препаратов.

Исследователи из австралийского университета Ла Троба (La Trobe University) применили весьма оригинальный подход к поиску сильного антибиотика — они решили заглянуть в далёкое прошлое планеты.

С первых же дней жизни детёныш кенгуру хорошо защищён от бактерий как за счёт веществ, получаемых с молоком, так и вырабатываемых им самим (фото AGRF/Vicci Crowley-Clough).

Обычно биохимики и фармацевты пытаются найти какое-то слабое место в обороне бактерии, затем конструируют молекулы, нацеленные на данный участок, и на их основе создают препарат. Но микробы изменяются, приспосабливаясь к лекарствам, и гонка начинается заново.

Между тем существует группа естественных антибиотиков, вырабатываемых иммунной системой животных, по своему происхождению столь древних, что нацелены эти соединения на некие общие и основополагающие элементы в мембранах бактерий. Так что имело смысл поискать в животном мире самые мощные молекулы такого типа. Но при этом их хозяин не должен был слишком далеко отстоять на древе жизни от человека, дабы снизился риск того, что найденное лекарство окажется токсичным для Homo sapiens.

Выбор австралийцев пал на кенгуру вида таммар (Macropus eugenii, кустарниковый валлаби). Его геном был расшифрован в 2008 году.

Детёныши таммара рождаются после 26 дней, проведённых в утробе, и залезают в сумку матери, чтобы развиваться дальше. Но в этом убежище царит далеко не стерильная обстановка: биологи нашли здесь немало бактерий, родственных «супербактериям», которые доставляют массу беспокойства медикам в госпиталях.

Получается, что маленький кенгуру располагает сильной иммунной защитой. Вместе с тем геном кенгуру обладает на удивление высоким сходством с наследственным кодом человека. Так что антибиотики сумчатых должны бы подойти и нам, рассудили авторы работы.

Бен Кокс (Benjamin G. Cocks) и его коллеги исследовали генетический код M. eugenii и установили гены, отвечающие за синтез 14 антимикробных пептидов из семейства кателицидинов (cathelicidin), передаёт New Scientist. Пять из этих генов были очень похожи друг на друга, и биологи решили, что данные пептиды происходят от очень давнего общего предка.

«Мы подумали, что исходная форма молекулы должна обладать очень широким диапазоном деятельности», — говорит Кокс. Учёные проанализировали изменения в этих пяти генах и повернули часы эволюции вспять — восстановили исходный ген, существовавший миллионы лет назад. Затем авторы исследования синтезировали соответствующий пептид, названный WAM (wallaby antimicrobial).

Филогенетические дерево антимикробных пептидов млекопитающих. a и b — кателицидины кенгуру, c и d — кателицидины утконоса (для него были установлены 8 генов, отвечающих за производство сильных антибиотиков). Звёздочкой отмечен реконструированный пептид (Jianghui Wang, Benjamin G. Cocks et al.).

В лабораторных тестах этот древний антибиотик уничтожил шесть из семи видов бактерий с множественной лекарственной устойчивостью. При этом соединение оказалось в 10-30 раз более мощным, чем современные антибиотики, такие как тетрациклин.

По мнению специалистов, столь древние молекулы могут оказаться более эффективными средствами от бактерий, поскольку последние не «видели» эти вещества миллионы лет, и даже если когда-то вырабатывали к ним устойчивость, за прошедшие эпохи успели благополучно её «забыть».

(Результат исследования австралийцев опубликован в PLoS ONE.)