Учені відновили молекули віком 160 мільйонів років і виявили в них дивовижну властивість

Нова зброя з юрського періоду

Дослідники з Орегонського університету простежили еволюційну історію лактоферину – захисного білка, який міститься в грудному молоці, сльозах, слині та інших рідинах організму ссавців. Цей білок виник близько 160 мільйонів років тому наприкінці юрського періоду у спільного предка всіх плацентарних ссавців, йдеться в дослідженні, яке з'явилося в журналі PLOS Biology.

Головна функція лактоферину полягає у зв'язуванні заліза, що позбавляє патогенні бактерії необхідного для їхнього розмноження ресурсу. Проте всередині цього білка захована ще одна зброя – спеціальний антимікробний пептид лактоферицин, який здатен пробивати оболонки бактеріальних клітин. Наукова група відтворила прадавні варіанти цього молекулярного фрагмента й зробила прорив у медицині.

Еволюційний експеримент проти супербактерій

Учені застосували метод реконструкції предкових послідовностей, аналізуючи гени сучасних людей і корів, щоб вирахувати структуру білків їхніх давніх предків. Фактично, вчені прослідкували еволюцію в зворотному порядку.

Вони синтезували ці молекули в лабораторії та перевірили їхню дію на небезпечних патогенах, серед яких були Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus та Escherichia coli.

З'ясувалося, що найдавніші реконструйовані пептиди лише пошкоджували оболонки мікробів, але бактерії встигали відновлюватися. Однак пізніші еволюційні версії молекул показали колосальне зростання смертоносної сили. Молекула предка людей і великої рогатої худоби під назвою AncLFcin2 знищувала золотистий стафілокок у рази ефективніше, ніж сучасний людський лактоферицин.

Одна мутація, що змінює все

Секрет дивовижної потужності стародавніх білків виявився в деталях: вчені з'ясували, що лише одна мутація в ланцюжку амінокислот здатна кардинально підвищити ефективність пептиду. Заміна однієї нейтральної амінокислоти на позитивно заряджений аргінін перетворила слабку молекулу на справжнього вбивцю супербактерій.

Крім того, дослідники перевірили дію пептидів на червоні кров'яні тільця корів і не виявили жодних ознак токсичності чи руйнування клітин господарів. Це свідчить про те, що прадавні молекули можуть бути безпечними для організму нинішніх ссавців.

Новий погляд на майбутнє фармакології

Попри вражаючі результати в лабораторії, науковці наголошують, що створення готових ліків потребує часу. Природні антимікробні пептиди є менш стабільними, ніж класичні антибіотики, і швидко розщеплюються в організмі.

Проте розуміння того, як еволюція змінювала цей молекулярний захист протягом 160 мільйонів років, дає розробникам фармпрепаратів готові креслення для створення ліків нового покоління. Дослідники впевнені, що це допоможе обійти стійкість бактерій до традиційних медикаментів.