Все больше и больше бактерий устойчивы к доступным антибиотикам. Команда химиков из Мюнхенского технического университета (TUM) представляет новый подход: они определили важные ферменты в метаболизме стафилококков. Целенаправленное блокирование этих ферментов позволит возбудителям голодать.
«Медицине нужно новое оружие против бактерий», - говорит профессор Стефан Зибер. «Многие бактерии уже устойчивы к обычным лекарствам. Таким образом, важной целью исследования является выявление новых точек атаки».
Вместе с аспиранткой Аннабель Хёгль и его командой на кафедре органической химии II Мюнхенского технического университета исследователь разработал процедуру выделения и метаболизма ферментов, контролирующих обмен веществ. «Если бы мы могли блокировать эти ферменты, - объясняет цель Стефан Зибер, - мы могли бы более или менее морить патогены голодом».
Стафилококк как модельная бактерия
Новая методика была протестирована на Staphylococcus aureus. Бактерия широко распространена, многие виды устойчивы к антибиотикам. Стафилококки состоят из тысяч белков. «Выделение ферментов с особыми свойствами из этого стога сена, их идентификация и исследование их функций представляли собой настоящую проблему», - вспоминает Зибер.
Ферменты, на которые нацелена исследовательская группа, используют витамин B6 для ускорения химических реакций в клетке. Важнейшим компонентом витамина B6 является пиридоксальфосфат или PLP. Без PLP-зависимых ферментов метаболизм бактерий остановился бы, и микроорганизмы умерли бы от голода.
Отслеживание ферментов с помощью маркеров
Команда использовала химически модифицированный пиридоксальфосфат для обнаружения таких PLP-зависимых ферментов. Помеченные молекулы добавляли к питательному раствору, в котором размножаются бактерии Staphylococcus aureus.
Поскольку раствор не содержал природного PLP, PLP-зависимые ферменты включали маркеры, используя их для метаболизма. Затем химики разорвали бактерии с помощью ультразвука и извлекли ферменты, несущие маркеры.
Возможности для новых антибиотиков
Принцип молекулярного лова, или, как его называют, «профилирования белков», не является совершенно новым. Но ученые ТУМ первыми использовали эту методологию для исследования PLP-зависимых ферментов.
«Мы смогли продемонстрировать, что метод очень эффективен», - подчеркивает Зибер.«Многие физиологически важные ферменты стафилококка зависят от пиридоксальфосфата. Мы выделили 73% этих ферментов, проанализировали их с помощью масс-спектрометрии и идентифицировали».
Кроме того, команда обнаружила ранее неизвестные PLP-зависимые ферменты и расшифровала их функции. «Тем самым мы обнаружили неиспользованное сокровище в наших поисках новых мишеней для антибиотиков», - говорит химик.
Это понимание теперь можно использовать для разработки новых активных агентов против бактерий. На следующем этапе исследователи надеются более подробно изучить функции ферментов и определить, как можно целенаправленно блокировать метаболизм бактерий, не повреждая здоровые клетки человека.