Ученые восстановили молекулы возрастом 160 миллионов лет и обнаружили в них удивительное свойство

Новое оружие из юрского периода

Исследователи из Орегонского университета проследили эволюционную историю лактоферрина – защитного белка, содержащегося в грудном молоке, слезах, слюне и других жидкостях организма млекопитающих. Этот белок возник около 160 миллионов лет назад в конце юрского периода у общего предка всех плацентарных млекопитающих, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology.

Основная функция лактоферрина заключается в связывании железа, что лишает патогенные бактерии ресурса, необходимого для их размножения. Однако внутри этого белка скрыто что-то еще – специальный антимикробный пептид лактоферицин, способный пробивать оболочки бактериальных клеток. Научная группа воссоздала древние варианты этого молекулярного фрагмента и совершила прорыв в медицине.

Эволюционный эксперимент против супербактерий

Ученые применили метод реконструкции предковых последовательностей, анализируя гены современных людей и коров, чтобы вычислить структуру белков их древних предков. Фактически, ученые проследили эволюцию в обратном порядке.

Они синтезировали эти молекулы в лаборатории и проверили их действие на опасных патогенах, среди которых были Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Escherichia coli.

Выяснилось, что самые древние реконструированные пептиды лишь повреждали оболочки микробов, но бактерии успевали восстанавливаться. Однако более поздние эволюционные версии молекул продемонстрировали колоссальный рост смертоносной силы. Молекула предка людей и большого рогатого скота под названием AncLFcin2 уничтожала золотистый стафилококк в разы эффективнее, чем современный человеческий лактоферицин.

Одна мутация, что меняет все

Секрет удивительной мощности древних белков оказался в деталях: ученые выяснили, что всего одна мутация в цепочке аминокислот способна кардинально повысить эффективность пептида. Замена одной нейтральной аминокислоты на положительно заряженный аргинин превратила слабую молекулу в настоящего убийцу супербактерий.

Кроме того, исследователи проверили действие пептидов на эритроциты коров и не обнаружили никаких признаков токсичности или разрушения клеток хозяев. Это свидетельствует о том, что древние молекулы могут быть безопасны для организма современных млекопитающих.

Новый взгляд на будущее фармакологии

Несмотря на впечатляющие результаты в лаборатории, ученые подчеркивают, что создание готовых лекарств требует времени. Природные антимикробные пептиды менее стабильны, чем классические антибиотики, и быстро расщепляются в организме.

Однако понимание того, как эволюция изменяла эту молекулярную защиту на протяжении 160 миллионов лет, дает разработчикам фармпрепаратов готовые чертежи для создания лекарств нового поколения. Исследователи уверены, что это поможет обойти устойчивость бактерий к традиционным лекарствам.