А теперь представьте микроцин B17, антибиотик, убивающий бактерии кишечной палочки. Перед активацией он находится в структуре, называемой пролекарством, подобно сердцевине незаточенного «молекулярного карандаша».Впервые ученые из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике и других учреждений открыли «молекулярную точилку для карандашей», которая сгрызает свое внешнее покрытие, высвобождая мощный антибиотик.
Их открытие открывает дверь к поиску новых антибактериальных агентов и лекарств для борьбы с токсинами.«Мы думаем, что это может быть штуковина, которую бактерии используют для активации процессов, которые бездействуют до подходящего момента, когда точилка для карандашей включается и высвобождает антибиотики», — сказал Константин Северинов, старший автор нового исследования и главный исследователь в Институт микробиологии Ваксмана при Рутгерском университете в Нью-Брансуике.
Ученые, открытие которых было опубликовано в журнале Structure, изучали бактериальные белки TldD и TldE, участвующие в производстве микроцина B17.По словам Северинова, многие бактериальные клетки производят неактивные соединения, называемые пролекарствами — прекурсорами, которые превращаются в лекарства в организме.«Это похоже на лекарство будущего, и когда возникает необходимость и когда дела становятся тяжелыми, лекарство активируется, и это похоже на токсичную боеголовку, которая выводится за пределы клетки и убивает своих вредных соседей», — сказал он.
По его словам, пролекарство, исследованное учеными, похоже на палку из двух частей. Основная часть — это токсичная боеголовка.
На другом конце находится «лидер», который не дает боеголовке работать до нужного времени.«TldD, белок, который мы изучали, имеет отверстие, как и в старой точилке для карандашей, куда вводится пролекарство», — сказал Северинов. «Точилка добавляет последний штрих, пережевывая поводок, активируя токсичную боеголовку и выбивая ее из клетки. Так что это почти как способность производить токсичные соединения, включая антибиотики, порционно, когда они вам нужны».В исследовании говорится, что гены Tld распространены у бактерий, что позволяет предположить, что они играют важную роль в бактериальной физиологии.
Это может включать роль в контроле качества белка и активации различных натуральных продуктов, включая антибиотики, такие как микроцин B17.«Каждый бактериальный геном, секвенированный на сегодняшний день, имеет гены Tld», — сказал Северинов. «Никто не знал, что они делают, и теперь мы знаем, что они делают в одном случае, и мы думаем, что аналогичные функции активируют производство биологически активных соединений, используемых другими бактериями в качестве антибиотиков или токсинов».Он отметил, что некоторые токсины можно использовать с пользой. Например, люди десятилетиями использовали бактериальные токсины для уничтожения насекомых.
А когда бактерии производят токсины, которые вредят человеку, могут быть разработаны лекарства, которые подавляют Tld и борются с такими бактериями.Ученые предполагают, что их результаты могут найти применение в будущем в области белковой инженерии и синтетической биологии.