Пептид Toadlet превращается в смертельное оружие против бактерий

Исследователи обнаружили замечательные молекулярные свойства антимикробного пептида из кожи австралийской жабы. Это открытие может вдохновить на разработку новых синтетических лекарств для борьбы с бактериальными инфекциями.


Исследователи решили трехмерную молекулярную структуру антибактериального пептида под названием уперин 3.5, который секретируется на коже австралийской жабы (Uperoleia mjobergii) как часть ее иммунной системы. Они обнаружили, что пептид самособирается в уникальную волокнистую структуру, которая с помощью сложного механизма структурной адаптации может изменять свою форму в присутствии бактерий, чтобы защитить жабу от инфекций. Это дает уникальные доказательства на атомном уровне, объясняющие механизм регуляции антимикробного пептида.

Антибактериальные фибриллы на коже жабы имеют структуру, напоминающую амилоидные фибриллы, которые являются признаком нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Хотя амилоидные фибриллы десятилетиями считались патогенными, недавно было обнаружено, что некоторые амилоидные фибриллы могут приносить пользу организмам, которые их продуцируют, от человека до микробов. Например, некоторые бактерии производят такие фибриллы для борьбы с иммунными клетками человека.

Полученные данные свидетельствуют о том, что антибактериальный пептид, секретируемый на коже жабы, самособирается в «спящую» конфигурацию в виде высокостабильных амилоидных фибрилл, которые ученые описывают как перекрестную β-конформацию. Эти фибриллы служат резервуаром потенциальных атакующих молекул, которые могут активироваться при наличии бактерий. Как только пептид встречает бактериальную мембрану, он меняет свою молекулярную конфигурацию на менее компактную форму перекрестного β и превращается в смертельное оружие. «Это сложный защитный механизм жабы, вызванный самими атакующими бактериями», – говорит структурный биолог Мейтал Ландау, ведущий автор этого исследования. «Это уникальный пример эволюционного дизайна переключаемых супрамолекулярных структур для контроля активности».

Возможность применения в медицине в будущем

Противомикробные встречаются во всех царствах жизни, и поэтому предполагается, что они широко используются в природе в качестве оружия, иногда эффективно убивая не только бактерии, но и раковые . Более того, уникальные амилоидоподобные свойства антибактериального пептида жабы, обнаруженные в этом исследовании, проливают свет на потенциальные физиологические свойства амилоидных фибрилл, связанных с нейродегенеративными и системными расстройствами.

Исследователи надеются, что их открытие приведет к медицинским и технологическим применениям, например к разработке синтетических антимикробных пептидов, которые будут активироваться только в присутствии бактерий. Синтетические пептиды такого типа также могут служить в качестве стабильного покрытия для медицинских устройств или ов или даже в промышленном оборудовании, которое требует стерильных условий.