Цивилизация
О проводившемся в США исследовании российских ученых «Газете.Ru» рассказал первый автор работы, опубликованной в престижном научном журнале Chemistry & Biology, кандидат биологических наук, инженер-исследователь в научно-исследовательском комплексе «Нанобиотехнологии» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Михаил Метелев.
— Михаил, чему посвящена ваша работа?
— Микроорганизмы являются одним из ценнейших ресурсов получения биологически активных веществ и, в частности, антибиотиков. Большинство бактерий конкурируют друг с другом и способны синтезировать антибиотики, убивающие нежелательных для них соседей. Человечество научилось использовать эти придуманные бактериями молекулы для лечения опасных заболеваний. Однако возникновение устойчивых к антибиотикам бактерий приводит к острой необходимости искать новые вещества, которые могли бы стать лекарственными препаратами.
К сожалению, темпы открытия новых антибиотиков падают год от года, в том числе и потому, что культивируемое в лаборатории разнообразие организмов достаточно ограниченно, а потому поиск в них новых активных веществ приводит к переоткрытию уже изученных.
— Каковы главные выводы статьи?
— Одна из стратегий решения упомянутой проблемы — поиск веществ в мало исследованных микроорганизмах.
В статье мы описываем открытие нового антибактериального пептида, который продуцируется бактерией Streptomonospora alba, изолированной из соленого озера в Китае.
Бактерии, растущие в экстремальных условиях, редко становятся кандидатами для масштабных скринингов, но это не значит, что они не способны дать миру что-то интересное. Мы охарактеризовали спектр действия нового антибактериального пептида и расшифровали его структуру.
Оказалось, что антибиотик имеет структуру лассо, такая структура делает его необычайно стабильным.
Мы также отсеквенировали геном продуцирующей его бактерии и расшифровали то, какие гены участвуют в синтезе этого вещества. Интересно, что в геноме этой бактерии скрывается еще 11 потенциальных антибиотиков, которые, однако, не производятся в лабораторных условиях.
При тестировании нового лассо-пептида против возбудителя сибирской язвы мы обнаружили, что эти бактерии могут приобретать невысокий уровень устойчивости к веществу путем регулирования метаболизма клеточной стенки, так поступают многие патогенные бактерии в ответ на действие разных антибиотиков, использующихся в клинической практике.
— Какие методы при этом использовались? В чем состоит непосредственно ваш вклад?
— Работа велась в ходе моей учебно-научной стажировки в университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, для меня основной целью было вовлечение во все разделы этого проекта, а потому большая часть работы велась мной или при непосредственном моем участии, включая микробиологическую работу по культивации разнообразных почвенных организмов, идентификацию, выделение нового лассо-пептида хроматографическими методами, расшифровку структуры вещества масс-спектрометрическими методами, сборку геномной последовательности бактерии-продуцента и ее анализ, а также тестированием антибактериальной активности на панели микроорганизмов, имеющих клиническое значение, и выявлением механизма устойчивости к лассо-пептиду.
— Как выводы, приведенные в статье, помогут в создании антибиотиков?
— Скорее всего, открытый нами пептид не станет лекарством в том виде, в котором мы его нашли в бактериях, однако нахождение мишени действия этого антибиотика и изучение механизма работы могут помочь в поиске слабых мест бактерий.
Чем больше мы знаем о слабых местах наших врагов, тем легче нам с ними бороться. С другой стороны, наше исследование может привлечь внимание к исследованию малоизученных таксонов, представители которых могут скрывать еще много неизученного.
— Какие перспективы у направления, которому посвящена данная работа?
— Модифицированные пептидные антибиотики — сами по себе очень интересные молекулы как с точки зрения своей уникальной структуры и биосинтеза, так и с точки зрения разработки биологически активных веществ на их основе. Они активно изучаются многими группами ученых, разбросанных по разным континентам.
Мы планируем продолжить изучение открытого нами вещества и выяснить, каким образом оно способно убивать бактерий.
Также при помощи методов биоинформатики можно обнаружить сотни еще не изученных веществ данного типа, которые кодируются в геномах разных организмов, и, вероятно, многие из них также являются антибиотиками.
— Где проводились изыскания?
— Большая часть работ проводилась в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, США, однако моя финансовая поддержка шла с российской стороны за счет мегагранта Константина Северинова. Продолжение данного проекта по исследованию новых антибиотиков на основе пептидов будет продолжена в Санкт-Петербургском политехе, где техническая база позволяет заниматься такого рода вещами.
— Каковы впечатления от работы?
— Впечатления от работы в Штатах только положительные. Организация рабочего процесса там просто замечательная, нет нужды тратить свое время на что-то лишнее. Также в университете каждую неделю проходит несколько лекций приглашенных ученых, атмосфера очень хорошая.
В Санкт-Петербурге работать начал совсем недавно — меньше трех месяцев назад. Пока впечатления неплохие.
В Штатах я получил некий заряд и знаю, над чем хочу работать. Пока идей много, но придется выделить приоритетные направления.
— Какими вопросами вы планируете заниматься в России?
— В общем смысле я продолжу заниматься антибактериальными пептидами из разных микроорганизмов. Пока мы образуем небольшую группу из трех человек: меня, одной аспирантки и студента. Со временем, если проекты будут двигаться, на что я очень надеюсь, можно запланировать и расширение.