|
Лінгвістика
допомогла зробити революційне відкриття в медицині
Хіміки з Массачусетського Технологічного Інституту навчилися проектувати
нові високоефективні антимікробні препарати за допомогою методів лінгвістики.
Вчені піддали лінгвістичному аналізу так звані антимікробні пептиди - дуже
короткі білкові молекули, що складаються приблизно з 20-30 амінокислот, які
виробляються клітинами тварин і людини для боротьби з мікробами. Антимікробні
пептиди - частина системи вродженого імунітету. На відміну від антитіл, вони не
модифікуються протягом життя організму і не "підлаштовуються" під
нові види збудників.
Послідовність амінокислот у молекулі пептиду розглядалася як речення, а окремі
амінокислоти - як слова. Лінгвістичний аналіз дозволив виявити у відомих
антимікробних пептидах близько 700 характерних граматичних структур або
"фраз", кожна завдовжки по 10 амінокислот.
От приклад однієї з таких структур:
P[KAYS][ILN][FGI]C[KPSA][IV][TS][RKC][KR].
Буквами тут позначені різні амінокислоти. Кілька букв, вкладених у квадратні
дужки, означають, що на цьому місці може стояти кожна з перерахованих
амінокислот. Наприклад, у даній "фразі" на першому місці завжди
стоїть амінокислота P, на другому - кожна з чотирьох амінокислот K, A, Y або S,
на третьому - або I, або L, або N, і так далі. Враховувалися "фрази",
що характерні тільки для антимікробних пептидів, але не для інших пептидів і
білків.
На основі виявлених закономірностей учені спроектували і виготовили 42 нових
антимікробних пептиди, які відповідають виявленим "граматичним
правилам", але при цьому відрізняються від усіх відомих природних
аналогів. Кожен штучний пептид складався з 20 амінокислот. Це типова довжина
антимікробного пептиду.
Амінокислоти підбиралися таким чином, щоб будь-які 10 амінокислот, що йдуть
підряд (наприклад, з першої по десяту, з третьої по тринадцяту, і так далі),
відповідали одній із семисот виявлених граматичних структур.
Виявилося, що 18 із 42 нових молекул мають сильну антимікробну дію у відношенні
одного або декількох мікроорганізмів. У тому числі вдалося одержати нові
препарати проти таких небезпечних мікробів, як збудник сибірської виразки і
золотавий стафілокок.
Щоб переконатися в тому, що антимікробна дія визначається саме
"граматикою", тобто послідовністю амінокислот, а не просто
амінокислотним складом пептиду, було проведено наступний експеримент. Для
кожного із 42 штучних пептидів було виготовлено контрольний аналог - пептид, що
складається з тих самих амінокислот, але розташованих у довільному порядку.
Антимікробний ефект було виявлено тільки в двох із 42 пептидів.
Не виключено, що штучні антимікробні пептиди в майбутньому зможуть замінити
антибіотики. Важлива перевага нового класу ліків полягає в тому, що мікробам
набагато важче виробити стійкість до антимікробних пептидів, ніж до звичайних
антибіотиків.
Утім, "набагато важче" - не означає "неможливо".
Пристосовність мікроорганізмів надзвичайно висока. Саме тому так важливо
навчитися виготовляти штучні антимікробні пептиди, не схожі на ті, що
зустрічаються в природі, і особливо на ті, які виробляються клітинами людини.
Якщо медики почнуть широко застосовувати як лікарські препарати природні
антимікробні пептиди, то рано або пізно обов’язково з’являться штамми стійких
до них мікроорганізмів. Це може поставити під загрозу здоров’я всього людства -
адже ми, фактично, виведемо мікробів, здатних без труднощів переборювати один з
найважливіших природних захисних бар’єрів організму./
|
