6 June 2022, 18:30

Ученые нашли уникальные для грибков участки рибосом

Cryoelectronic microscopy Microbiology Structural Biology

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи, поэтому на данный момент не существует лекарств, которые избирательно блокируют грибковые рибосомы. Но теперь ученым удалось расшифровать уникальные для распространенных грибков Candida albicans участки на рибосомах. Их можно будет использовать как мишени для разработки препаратов нового поколения. 

Ученые нашли уникальные для грибков участки рибосом
Сайты связывания антибиотиков.
Source: Константин Усачев
Candida albicans — наиболее часто встречающийся патогенный грибок у людей. Он вызывает множество как поверхностных (поражающих кожные или слизистые покровы), так и внутренних инфекций (кандидоз). Их лечение занимает много времени и требует применения достаточно дорогих лекарств. Но главная опасность состоит в том, что дрожжеподобные грибки начали с большой скоростью вырабатывать устойчивость к современным лекарственным препаратам, подавляющим рост и размножение патогенных микроорганизмов.
«Примерно 40% антибиотиков нарушают синтез белков, который осуществляют специальные молекулярные машины — рибосомы. У высших организмов (в том числе человека и грибка) они во многом схожи, а потому лекарство, хотя и влияет преимущественно на метаболизм патогена, может привести к гибели клеток хозяина, и тогда проявятся значительные побочные эффекты. Поскольку инфекции Candida albicans широко распространены и особенно опасны для людей со сниженным иммунитетом, важно найти новые мишени для терапевтических целей и для разработки более эффективных и менее токсичных методов лечения», — рассказывает Константин Усачев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Структурная биология» Казанского (Приволжского) федерального университета.
Найти такие мишени удалось исследователям Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань), Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр РАН» (Казань) и Московского физико-технического института (Москва) в сотрудничестве с международными коллективами ученых из Франции, Нидерландов и США. Используя метод криоэлектронной микроскопии, они впервые определили структуру рибосомы C. albicans с атомарным разрешением (2,3 ангстрема, что меньше, чем размер молекулы воды), а также структуры комплексов рибосомы с четырьмя известными антибиотиками: циклогексимидом, филлантозидом, анизомицином и бластицидином.
Альберт Гуськов, заведующий лабораторией структурной электронной микроскопии биологических систем МФТИ, руководитель исследования, комментирует: «Нам удалось визуализировать структурную перестройку рибосомы при связывании с препаратом циклогексимидом. Мы обнаружили, что при взаимодействии с рибосомой грибка молекула циклогексимида принимает другую конформацию, не проникая так глубоко, как у человеческой рибосомы».
В результате авторы впервые обнаружили специфичные по своему строению участки рибосомы C. albicans, которые отличаются от человеческой рибосомы. Это значит, что их можно использовать в качестве мишени для разработки новых, более селективных препаратов.
Кроме того, ученым удалось объяснить причину устойчивости грибка к циклогексимиду. Оказалось, что у C. albicans, в отличие от дрожжей или человека, есть замена всего одной аминокислоты в молекуле белка, который входит в состав рибосомы и чья боковая группа расположена рядом со связывающим препарат «карманом». В результате циклогексимид просто не может провзаимодействовать со своей мишенью и заблокировать ее работу. Теперь, имея информацию об отличии в расположении атомов этого «кармана» C. albicans, можно изменить структуру молекулы антибиотика так, чтобы он мог избирательно связываться с рибосомами грибков.
«Полученные нами результаты создают основу для разработки новых высокоселективных противогрибковых препаратов, действующих на характерные для Candida albicans участки рибосомы. Это позволит не только сделать эффективнее терапию вызванных грибком инфекций, но и снизить вероятность побочных эффектов», — подводит итог Андрей Рогачев, заместитель директора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ. 
Source:  Пресс-службы РНФ и МФТИ

News article publications

By date By citations
Share

Read also

Найдена новая форма жизненно важных белков — актинов
Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института цитологии РАН, Объединенного института ядерных исследований и Университета Южной Флориды (США) изучили инактивированную форму белка актина. Это исследование поможет в понимании механизмов функционирования ядра живой клетки — органеллы, в которой сосредоточен наследственный аппарат, и в разработке новых методов терапии возрастных заболеваний.
Cell Biology
Microbiology
Molecular Biology
11 February 2024
Предложен новый способ безыгольных инъекций
Ученые Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами представили инновационный способ безыгольных инъекций. Проведенные исследования показали эффективность предложенной схемы и возможность к широкому применению.
Medicine
Microbiology
Nanomedicine
9 February 2024
Вирусы бактерий используют механическую силу, чтобы пробиться через О-антиген
О-антиген – это ключевой компонент, обеспечивающий взаимодействие между бактериями и иммунной системой организма или фагами. Как О-антиген защищает клетки от атаки вирусами бактерий? Каковы принципы работы «щита» бактерий в виде О-антигена? Как бактериофаги могут преодолевать барьер О-антигена? Ответы на эти и другие важные вопросы представлены в обзорной статье, подготовленной Андреем Летаровым, д.б.н., заведующим лабораторией вирусов микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН. Эта работа не только дает анализ современного состояния проблемы, но и подводит итог более, чем 15-летней работе лаборатории по данной тематике.
Bacteriology
Microbiology
Virology
19 January 2024
Присутствие фтора повлияло на противораковую активность аналогов куркумина
Ученые определили пространственную структуру молекул синтетических аналогов куркумина — природного соединения с противоопухолевой активностью. Синтетические аналоги предпочтительнее самого куркумина, поскольку они лучше усваиваются в человеческом организме. Авторы выяснили, что введение атома фтора в исследуемые соединения приводит к изменению их пространственной структуры, что может быть связано с повышенной противораковой активностью. Полученные данные будут полезны при разработке новых лекарственных препаратов для борьбы с онкологическими заболеваниями.
Molecular Biology
Oncology
Structural Biology
5 January 2024
Дополнительная подача углекислого газа повысит эффективность добычи золота
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН определили, что дополнительная подача углекислого газа в биореакторы с микроорганизмами, окисляющими сульфидные минералы, помогает повысить эффективность извлечения золота при повышенных температурах. Это может позволить оптимизировать используемые промышленные технологии добычи золота из сульфидных руд.
Metallurgy
Metals and their alloys
Microbiology
24 December 2023
Лучшие субстраты для выращивания бактерий, очищающих сточные воды от фосфатов
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН выяснили, что бактерии Accumulibacter, используемые для очистки сточных вод от фосфатов, способны расти на многих органических субстратах, включая органические кислоты и аминокислоты. При этом наиболее легким для «усвоения» оказался ацетат — соль летучей органической кислоты. Использование бактериями этих субстратов сопровождалось «жадным поглощением» фосфатов из среды. Полученные данные помогут подобрать оптимальные условия для выращивания бактерий, участвующих в очистке сточных вод от фосфоросодержащих загрязнителей.
Bacteriology
Bioorganic chemistry
Microbiology
16 December 2023