ℹ️
Антимикробные пептиды – природные соединения, способные повреждать оболочки клеток микроорганизмов. Они представляют собой первую, врожденную линию обороны, призванную предотвратить инфицирование организма болезнетворными бактериями. Антимикробные пептиды являются частью иммунной системы как людей, так и животных, и могут вырабатываться, в том числе, кожей и слизистыми оболочками. Многочисленные антимикробные пептиды были найдены в пчелином яде, гемолимфе насекомых, а также на коже земноводных.🦠 За последние 50 лет было открыто и синтезировано более 3000 антимикробных пептидов. Они вызывают большой интерес у научного сообщества, поскольку представляют собой потенциальную основу для лекарств нового поколения – препаратов широкого спектра действия против вирусов, бактерий и грибов, к которым болезнетворным микроорганизмам будет сложно выработать резистентность.
💊В отличие от известных антибиотиков, воздействующих на физиологические процессы бактериальной клетки,
антимикробные пептиды в первую очередь атакуют клеточную мембрану. Основой клеточных мембран является двойной слой молекул липидов. Он образует непроницаемый барьер, защищающий живую клетку, включая бактериальную, от воздействия внешней среды. Появление в липидной мембране дефектов, проницаемых для ионов и полярных молекул, губительно для клетки и ведёт к её гибели. Антимикробные пептиды, в большинстве своём, способны создавать такие проводящие дефекты (поры) в мембранах клеток. Построение модели, связывающей структуру пептида с его свойствами, необходимо, чтобы найти баланс между его цитотоксичностью и антимикробной активностью, и приблизиться к решению важнейшей задачи – созданию лекарственных препаратов на основе антимикробных пептидов.Почти 90% известных
антимикробных пептидов – это небольшие молекулы, состоящие из менее чем 100 аминокислот. В их структуре имеются как гидрофобные, так и гидрофильные фрагменты. Примерами антимикробных пептидов, активно изучаемых в настоящее время, являются мелиттин (из яда пчел) и магаинин (из слизи южноамериканских лягушек).💬«Фундаментальное предположение нашей модели состоит в том, что антимикробные пептиды, благодаря одновременному наличию гидрофобных и гидрофильных фрагментов, способны частично внедряться в липидный монослой клеточной мембраны, – рассказал д. ф.-м. н., в.н.с. лаборатории биоэлектрохимии #ИФХЭ РАН Сергей Акимов. – Из-за этого увеличивается площадь монослоя бактериальной мембраны, и в нём создается латеральное давление, распространяющееся от встроившегося пептида. В результате в противоположном монослое замкнутой мембраны создается натяжение, призванное скомпенсировать дисбаланс площади между двумя монослоями липидного бислоя, и в мембране образуются поры».
🧑🔬Учёные предложили единую модель, описывающую все изменения в структуре мембраны, которые вызываются
антимикробными пептидами в самых разных концентрациях: в больших, малых и даже переменных. Теоретические модели были подтверждены комплексными экспериментами, в которых изучалось взаимодействие антимикробных пептидов мелиттина и магаинина с модельными липидными мембранами.💬«Полученные результаты позволяют сделать шаг к терапевтическому использованию антимикробных пептидов, – подытожил зав. лабораторией биоэлектрохимии, д.ф.-м.н.
Олег Батищев
. – Во-первых, через определенные виды взаимодействий между пептидами надо научиться стабилизировать долгоживущие каналоподобные структуры. Во-вторых, показано, что малые концентрации пептидов защищают мембрану, благодаря чему бактерия может обрести устойчивость. От этого зависит дозировка будущего препарата. В-третьих, предварительной обработкой пептидами в малой концентрации можно защитить здоровые клетки, чтобы терапия большими концентрациями была для них безопасной».
Работа опубликована в двух статьях в журнале Langmuir 📕
Langmuir 2025 41 (29), 18986-19002 и
Langmuir 2025 41 (29), 19003-19022.
🔗 Подробнее на нашем сайте.
