Наука и технологии России

Вход Регистрация

Грибы будут погибать, сражаясь с "ветряными мельницами"

Исследования ученых из НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ продемонстрировали, как можно подавить устойчивость грибов к антигрибковым препаратам. Результаты работы, которая может послужить основой для разработки эффективных антигрибковых фармакологических композиций, опубликованы в журнале FEMS Yeast Research.

Ученые все чаще обнаруживают штаммы патогенных грибов, устойчивые к известным антимикотикам (противогрибковым препаратам). «Существует довольно много разных антимикотиков. Наиболее распространенными мишенями для них являются пути биосинтеза эргостерина. Эргостерин содержится в клеточной мембране грибов и похож на холестерин, содержащийся в клетках животных, и выполняет там те же функции. Антимикотики нарушают биосинтез эргостерина, подавляя тем самым жизнедеятельность клеток гриба, но не причиняя при этом значительного вреда животным клеткам»,  рассказывает Дмитрий Кнорре, старший научный сотрудник отдела молекулярной энергетики микроорганизмов НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ и ведущий автор исследования. Помимо всего прочего, Дмитрий Кнорре является автором популярной настольной игры «Эволюция».

К появлению лекарственной устойчивости приводят мутации, которые препятствуют действию антимикотика и тем самым дают их владельцам большое преимущество. Поэтому штамм грибов с такими мутациями активно распространяется, вытесняя менее «везучих» собратьев. Одни мутации дают устойчивость только к отдельным антимикотикам, а другие  сразу к большому их списку. Этот эффект получил название «множественная лекарственная устойчивость». Как правило, она связана со сверхактивацией так называемых ABC-переносчиков (ATP binding cassette). ABC-переносчики — это мембранные ферменты, выкачивающие нежелательные вещества из клетки. Обычно переносчики в клетке работают с ограниченным набором молекул, но некоторые из них могут выбрасывать из клетки многие вещества. Работа посвящена подходу, позволяющему сделать работу именно таких ABC-переносчиков неэффективной, чтобы они не препятствовали доставке антигрибковых препаратов внутрь клетки.

пекарские_дрожжи Фотографии пекарских дрожжей, сделанные с помощью флуоресцентного микроскопа. Показана флуоресценция октил-родамина в клетках дрожжей. Источник: Дмитрий Кнорре

Эксперименты проводились на клетках пекарских дрожжей — распространенном модельном грибковом объекте. К клеткам дрожжей, наряду с токсичными для грибов соединениями (например, известным лекарством клотримазолом), добавляли флуоресцентные пигменты – алкил-родамины, которые интенсивно светятся при облучении. Благодаря этому ученые легко могут видеть, где они находятся – внутри или вне клеток. Эта информация важна по той причине, что плохорастворимые в воде (гидрофобные) молекулы алкил-родаминов эффективно абсорбируются клеточной мембраной. С другой стороны, этому эффекту противопоставляется активность ABC-переносчиков, готовых выбрасывать из клетки ненужные вещества. Именно к ним относится белок Pdr5p, который, как показали ученые, играет ключевую роль в выкачивании алкил-родаминов из клеток дрожжей. Ученые попытались проследить, как распределение пигментов может быть связано с их возможностью «помочь» лекарству убить грибок.

«Жизнеспособность клеток определяется следующим образом: если суспензию клеток обработать антимикотиком, а потом перенести на твердую среду, то через некоторое время выжившие клетки образуют колонии, которые можно посчитать и оценить, насколько хорошо подействовало примененное вещество», — рассказывает Дмитрий Кнорре.

Группа учёных установила, что самым эффективным из исследованных красителей оказался октил-родамин — он сильнее всех остальных увеличивает антигрибковое действие обычных антимикотиков. Ученые также объяснили, как это происходит. Алкил-родамины активно выбрасываются ABC-переносчиками из клетки, но, поскольку эти соединения крайне гидрофобны, то они сразу же после этого захватываются клеткой обратно. В результате ABC-переносчики оказываются обмануты: они полностью заняты выкачиванием алкилированных родаминов, и у них уже не хватает мощности, чтобы выкачивать вредные для клеток лекарства типа клотримазола.

«В дальнейшем для фармакологических целей, вероятно, удастся подобрать и аналогичное бесцветное соединение — другой алкилированный проникающий катион», — говорит Дмитрий Кнорре. 

Таким образом, в ходе работы был найден способ заставить грибок «забыть» о лекарстве и вместо этого бороться с «ветряными мельницами» вроде родаминов. Дальнейшие исследования в этой области помогут усовершенствовать противогрибковые препараты. 

РЕЙТИНГ

4.78
голосов: 45

Обсуждение