Ученые из филиала Института биоорганической химии имени академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, расположенных в подмосковном наукограде Пущино, исследовали особые ферменты бактериофагов Т5 в качестве средства против грамотрицательных бактерий. Первоначальные эксперименты увенчались успехом, о чем исследователи сообщили в недавнем выпуске Journal of Applied Microbiology.
Ученые давно мечтают найти замену антибиотикам, которые зачастую перестали действовать на многие болезнетворные микробы. В качестве конкурентов антибиотикам рассматривают бактериофагов — вирусы, которые целенаправленно убивают бактериальные клетки.
«Бактериофаги, или вирусы бактерий, — совершенно организованные паразиты. Ввиду небольшого размера генома они просто не могут себе позволить кодировать что-то лишнее или недостаточно полезное, — пояснил руководитель работы Галина Микулинская из отдела биоинженерии ФИБХ РАН. — Поэтому их ферменты часто имеют минимальный размер, высокую активность или, например, расширенную специфичность — все это позволяет максимально направить на благо потомству бактериофага ресурсы клетки-хозяина и ускорить его жизненный цикл. Молекулярная биология бактериофагов, таким образом, привлекает большой интерес. Кроме того, бактериофаги — неисчерпаемый ресурс: на любой патоген найдется свой фаг, число их разновидностей огромно, а размер мировой популяции порядка 1031 частиц».
В России исторически развиты исследования, направленные на применение бактериофагов в терапии. Одна из задач — использовать бактериофаги и их ферменты против граммотрицательных бактерий. К ним относятся стойкие внутрибольничные инфекции, вызываемые патогенами родов Pseudomonas, Acinetobacter, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Escherichia, Aeromonas, Yersinia, Campylobacter. Они вызывают тяжелые воспаления, нередко оканчивающиеся гибелью больного.
С этой целью ученые из Пущино изучали особый белок-фермент бактериофага Т5, называемый эндолизином из-за того, что он буквально растворяет стенку бактериальной клетки изнутри. Эти фаговые ферменты очень активны, не раздражают иммунитет, а главное — микробы к ним вряд ли приспособятся. Эндолизины хорошо убивают грамположительных возбудителей, а вот против граммотрицательных не действуют: не могут пробить клетку, защищенную наружной мембраной. Чтобы решить это, ученые добавили к ферменту химический агент в надежде на то, что оба они сообща пробьют мембрану клетки. В качестве агента выбрали распространенный дешевый антисептик — хлоргексидин в низкой концентрации. Методику применили на штаммах кишечной палочки, и увидели, что гибель патогена возросла на несколько порядков.
Впрочем, недавнее исследование, проведенное в Национальной службе по борьбе с инфекциями при Минздраве Великобритании, показало, что хлоргексидин может и способствовать росту резистентности.
Важно было провести опыты в условиях близких к естественным, поэтому фермент нагревали до 90 градусов Цельсия, и он оказался устойчивым к нагреванию. Это подтверждено спектральными исследованиями Николая Молочкова, сотрудника лаборатории исследований биосистем с помощью ядерно-магнитного резонанса ИТЭБ РАН.
Это фундаментальное исследование, цель которого понять, как работает эндолизин бактериофага Т5 и другие эндолизины. Ученые планируют испытать действие эндолизинов на другие штаммы бактерий.
[Фото: Бактериофаги атакуют клетку микроба. AJC1 / Flickr.com]
