Исследователи изучали механизм, с помощью которого бактерия Streptomyces coelicolor производит антибиотик метиленомицин А, известный с 1965 года. Работа началась еще в 2006 году, когда команда Грегори Чаллиса начала поэтапно удалять гены, отвечающие за каждый шаг синтеза. К 2010 году ученые картировали весь путь и выделили промежуточные молекулы, но что с ними делать дальше, было непонятно.
В почве обнаружен новый мощный антибиотик, убивающий супербактерии
Биологи из Уорикского университета обнаружили сильное антибактериальное соединение, изучая древний путь синтеза антибиотика в почвенной бактерии. Неожиданно оказалось, что промежуточная молекула, из которой бактерия синтезирует давно известный антибиотик, в 100 раз сильнее конечного продукта и способна уничтожать самые устойчивые к лекарствам штаммы бактерий.
Колония бактерий Streptomyces coelicolor выделяет антибиотик (красного цвета) в окружающую среду. Science Photo Library
Устойчивость микробов к антибиотикам становится одной из главных угроз человечеству. По прогнозам, в ближайшие 25 лет устойчивость бактерий к лекарствам станет причиной 39 миллионов смертей по всему миру. Особую опасность представляют грамположительные бактерии, такие как золотистый стафилококк и энтерококк, которые быстро вырабатывают защиту против существующих антибиотиков. Открытие новых соединений, к которым бактерии не могут легко адаптироваться, критически важно для медицины.
Золотистый стафилококк. Staphylococcus aureus.
Только в 2017 году аспирант лаборатории решил проверить эти соединения на антимикробную активность. Результаты поразили: преметиленомицин C лактон уничтожал семь штаммов грамположительных бактерий гораздо эффективнее конечного продукта. Для подавления устойчивого золотистого стафилококка требовался всего 1 микрограмм на миллилитр нового вещества против 256 микрограммов метиленомицина А. Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society.
Эволюция иногда работает, как «слепой часовщик»
«Вообще-то, мы всегда ожидаем, что эволюция совершенствует конечный продукт, и финальная молекула должна быть самым лучшим антибиотиком, а промежуточные — менее эффективными», — говорит Грегори Чаллис. Но это открытие показывает, что эволюция действительно иногда работает как «слепой часовщик», добавляет ученый.
Энтерококк. Enterococcus faecium.
В ходе экспериментов оказалось, что энтерококк — возбудитель смертельных инфекций крови — не смог выработать устойчивость к новому антибиотику за 28 дней экспериментов. За то же время бактерии развили резистентность к ванкомицину, антибиотику последней линии защиты, и для подавления бактерий потребовались восьмикратно увеличенные дозы.
Уже разработан экономичный способ синтеза вещества из коммерческих материалов. Теперь исследователи планируют выяснить точный механизм действия молекулы и проверить ее токсичность для клеток млекопитающих.