Ученые «воскресили» белки возрастом 160 млн лет в поисках нового оружия против устойчивых к антибиотикам бактерий

Американские ученые «воскресили» древние белки, существовавшие около 160 млн лет назад, и обнаружили среди них молекулы с природными антимикробными свойствами. Некоторые из них в лабораторных экспериментах оказались эффективнее современных аналогов в борьбе с устойчивыми к лекарствам бактериями. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Biology.

Исследователи из Орегонского университета проследили эволюционную историю лактоферрина — белка иммунной системы, который появился у предков плацентарных млекопитающих примерно 160 млн лет назад, еще в юрском периоде. Сегодня лактоферрин содержится, в частности, в грудном молоке, слезах, слюне и кишечной слизи. Он связывает железо, лишая бактерии необходимого для размножения ресурса, а также содержит особый антимикробный пептид, способный повреждать бактериальные мембраны.

Чтобы выяснить, как эта способность возникла и менялась в ходе эволюции, ученые сравнили последовательности генов лактоферрина у современных животных и с помощью метода реконструкции предковых последовательностей вычислили, как могли выглядеть его древнейшие варианты.

Затем исследователи синтезировали соответствующие гены и восстановили древние белки в лаборатории. Их протестировали против нескольких болезнетворных бактерий, включая Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Streptococcus.

Самые древние пептиды повреждали оболочки бактерий, однако микроорганизмы могли восстанавливать нанесенный ущерб. Зато у более поздних предковых форм антимикробная активность постепенно усиливалась. Некоторые из них даже превосходили по эффективности современные человеческие варианты лактоферрина.

Ученые выяснили, что существенное усиление действия могло быть связано всего с одной мутацией — небольшим изменением последовательности аминокислот, из которых состоит белок.

Исследователи считают, что эволюционная история подобных молекул может помочь в создании новых средств против антибиотикорезистентных инфекций. Однако до практического применения древних пептидов пока далеко: по сравнению с традиционными антибиотиками они менее стабильны и быстро разрушаются в организме.

Тем не менее ученые надеются использовать полученные знания для разработки новых антимикробных препаратов и комбинаций, которые будет сложнее обойти бактериям, постоянно эволюционирующим в ответ на лечение.