Означен отпор во борбата против патогените институти Макс Планк за биофизичка хемија

Истражувачите ја разјаснуваат структурата и функцијата на важен ендоген антибиотик

Антибиотиците не се достапни само на рецепт. Нашето сопствено тело исто така произведува ефикасни супстанции за да ги контролира бактериите, габите и вирусите. Меѓународен тим на истражувачи од Гетинген, Тибинген, Единбург и Стразбур сега ја разјасни структурата на важен ендоген антибиотик наречен дермицидин, атом по атом. Научниците откриле дека тоа е високо ефикасно оружје во борбата против патогените микроорганизми и другите опасни напаѓачи. Нивните откритија можат да помогнат во развој на нови антибиотици кои исто така можат успешно да се борат против мулти-отпорни бактерии.
(Зборник на трудови на Националната академија на науките САД, 20 февруари 2013 година)

Кога ќе се појавиме во пот, има една добра работа. Дистрибуира високо ефективни антибиотици на кожата кои не штитат од патогени микроорганизми. Ако нашата кожа е повредена од гребење, сече или каснување од комарец, активните состојки како што е дермцидинот произведен во потните жлезди, ги убиваат опасните напаѓачи брзо и ефикасно. Таквите таканаречени антимикробни пептиди (АМП) се дури и далеку супериорни во однос на обичните антибиотици во една важна смисла. Патогените микроорганизми не можат да станат отпорни на тоа во краток временски период. АМП ефикасно го спречуваат развојот на отпор со специфично насочување кон Ахиловата пета на патогениот напаѓач: Тие ја перфорираат нивната витална обвивна мембрана и тие не можат лесно да го променат патогенот. АМП имаат голем потенцијал за нова генерација на антибиотици.

Познати 1700 ендогени АМП

„Но, за да ги прилагодиме ваквите активни состојки, прво треба детално да разбереме како сопствените антибиотици на организмот успешно ги поразуваат патогените. Иако досега се откриени 1.700 вакви пептиди, ние знаеме многу малку за нивната форма и функција “, нагласува Берт де Гроот, раководител на истражувачката група„ Компјутерска биомолекуларна динамика “на Институтот за биофизичка хемија Макс Планк во Гатинген. Заедно со колегите од Единбург (Велика Британија), Тибинген, Стразбур (Франција) и Гетинген, тој сега за прв пат разјасни со атомски детали што го прави Дермцидин вистинско чудо од оружје во борбата против опасните патогени.

Научниците веќе долго време знаат дека дермицидинот се дели и се активира во кисело-солена пот. Активниот дермицидински пептид, стабилизиран од јони на цинк што се наоѓаат во потта, формира мали канали низ обвивната мембрана на патогенот и практично го перфорира. Како резултат, водата и јони течат на неконтролиран начин низ мембраната на пликот. Водата рамнотежа и процесите на транспорт на микроорганизмите излегуваат од контрола, тие полека изумираат.

Дермцидин ја напаѓа ахилетичната пета на напаѓачот

Преку комбинирана употреба на кристалографија на Х-зраци и спектроскопија на NMR во цврста состојба, истражувачите предводени од Корнелиус Зет од Институтот за развојна биологија Макс Планк во Тибинген и Буркхард Бечингер на Универзитетот во Стразбур сега можеа да објаснат, како атом по атом, како е структуриран овој канал. Како што открија, тоа е исклучително долго, пропустливо и прилагодливо. Со тоа се формира целосно нова класа на мембрански протеини.

Активниот дермицидин е канален протеин со исклучително висока пропустливост на јони и прилагодливост. Овие својства го прават моќен антибиотик со широк спектар.

Со помош на комплексни компјутерски симулации, тимот на Берт де Гроут го гледал активниот дермцидин „на работа“, така да се каже. На изненадување на истражувачите од Гетинген, јони го преминаа каналот на многу необичен начин. Хемичарот Улрих Захарие објаснува: „Во нашите симулации можете многу јасно да видите дека каналот е искривен во мембраната. Како резултат, јони го користат и „страничниот влез“. На овој начин, повеќе јони можат да го преминат каналот истовремено. “Симулациите на тој начин даваат објаснување за високата јонска пропустливост на каналот, што Клаудија Штајнем од Универзитетот во Гетинген беше во можност да ја измери во електрофизиолошките експерименти. Резултатите на Steinem исто така покажуваат: Без јони на цинк, чудното оружје не успее. Функционалните канали се формираат само во обвивката на мембраната кога јони на цинк и дермицидин комуницираат. Ако научниците ја спречиле оваа интеракција со мутирање на одреден градежен блок во дермицидин (т.н. остаток на хистидин аминокиселина), не бил формиран јонски-пропустлив канал.

Потенцијал за нова класа на антибиотици

Дермцидин исто така може да се прилагоди на различните типови на мембрана на крајно променлив начин. „Ова би можело да објасни зошто активниот дермицидин е толку ефикасен антибиотик со широк спектар и може да се бори против бактериите и габите. Таа работи против многу познати патогени, како што е патогенот за туберкулоза Микобактериум туберкулоза или Staphylococcus aureus„, Објаснува де Грот. Особено, мулти-отпорни соеви на Staphylococcus aureus стануваат се поголема закана во болниците. Тие се нечувствителни на вообичаените антибиотици и затоа тешко се лекуваат. Според институтот Роберт Кох, во 1976 година биле само два проценти Стафилокок-Бактерии отпорни на антибиотици. До 2009 година, процентот се искачи на нешто помалку од 22 проценти. Инфекциите со овој патоген може да доведат до опасни по живот болести како труење на крвта и пневмонија. Меѓународниот истражувачки тим се надева дека нивните откритија ќе доведат до развој на нова класа антибиотици кои можат успешно да се борат против ваквите опасни патогени. (CR)