Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Чем нам грозят антибиотики

Обесточенная клетка

Юрий Дризе, «Поиск»

Звучит-то как красиво – митохондрии (от греч. μίτος – нить и χόνδρος – зернышко, крупинка)! Эти малюсенькие внутриклеточные образования, органеллы, присутствуют практически во всех клетках, кроме бактериальных. Есть они и у самого что ни на есть простейшего паразита, и у украшения природы – человека, их множество в каждой его клетке. Молодой ученый Петр Каменский начал их изучать еще во время учебы на биофаке МГУ и продолжает сегодня, став ведущим научным сотрудником биологического факультета Московского государственного университета и кандидатом наук.

– Считается, что примерно миллиард лет назад митохондрии были свободно живущими бактериями, – рассказывает Петр Андреевич. – В какой-то момент произошло в общем-то рядовое событие: одна бактерия – наша митохондрия – заглотнула другую (у них это происходит постоянно). А дальше случилось нечто странное: бактерия-«жертва» воспротивилась поеданию и стала жить внутри «хозяйки» своей особой жизнью. Начался в некотором смысле симбиоз, поскольку хозяйку такое положение тоже вполне устраивало. Бактерии приспособились друг к другу – и в процессе эволюции в мире и согласии зажили внутри клетки. Ей они просто необходимы – это своего рода ее энергетическая станция. Энергия, требующаяся для жизни клетки, вырабатывается митохондриями в форме молекул АТФ. В итоге клеткам что червяка, что человека энергию дают именно митохондрии. И процессы, в них происходящие, мне, молекулярному биологу, чрезвычайно интересны.

Но есть у митохондрий враг не органического происхождения, а созданный человеком для собственной защиты – это антибиотики. Митохондрии для них мишень, которую они поражают. А люди и не подозревают, что сами себя обесточивают. Мы пьем антибиотики при элементарном гриппе, хотя вызывает его вирус и эти лекарства против него бессильны, и при любом воспалении. Антибиотики попадают в клетки, подавляют митохондрии – и клетка чувствует себя неважно. На обывательском нашем языке это называется «побочный эффект». Едва ли не первыми от него страдают почки и печень – их работа нарушается.

– Как говорится, одно лечит, другое калечит?

– Отчасти так. Что такое антибиотик? Это некая молекула с конкретной химической структурой. Большинство антибиотиков действует на бактериальные рибосомы – крупные молекулярные комплексы, которые заняты биосинтезом белка – одним из главных процессов, происходящих в клетках. Антибиотики прилепляются к бактериальной рибосоме, буквально «повисают» на ней и делают свое дело – убивают ее. А нужно добиться, и это должно стать главной задачей, чтобы они обходили стороной рибосомы митохондрий, не затрагивая и не разрушая их. В антибиотиках это необходимо «исправить» в первую очередь.

– Есть мнение, что эти препараты морально устарели. Разрабатываются более эффективные методы, скажем, адресная доставка лекарств. Так стоит ли совершенствовать антибиотики?

– Действительно, антибиотики обладают целым рядом недостатков, например убивают кишечную микрофлору – полезные бактерии, живущие в теле человека. К тому же вредные бактерии к ним привыкают – в результате антибиотики теряют свою «убойную силу». Все так. Но до появления новых препаратов и технологий еще жить и жить, поэтому взять да отказаться от антибиотиков сегодня невозможно. Просто в них надо кое-что изменить, усовершенствовать. А для начала как следует изучить механизмы работы синтеза белка в митохондриях, которые нам известны еще очень плохо.

Исследуя любимые хозяйками пекарские дрожжи, мы обнаружили неизвестный белковый фактор, чрезвычайно важный для синтеза белка, происходящего в митохондриях: оказалось, что белок Aim23 является многофункциональным регулятором всего процесса синтеза. Если же его удалить, то возникнет эффект, никогда ранее не замеченный, – произойдет своего рода разбалансировка синтеза. И митохондрия потеряет функцию «энергостанции». Однако, как нам впервые удалось установить, со временем митохондрия все же умудряется, приспособившись к критической ситуации, снова сбалансировать белки и вновь начать вырабатывать энергию. Осталось выяснить природу действия этого наитончайшего механизма, понять, что следует делать, чтобы не нарушать его работу. Это лишь первый шаг, поэтому использовать полученное знание в практических целях пока вряд ли возможно. Но в будущем, уверен, удастся создать более совершенные антибиотики без сильных побочных эффектов. Нужны антибиотики, которые по-прежнему подавляли бы бактериальные факторы, но не влияли на наши с вами митохондрии. Отметим еще один момент. Для того чтобы «довести до ума» антибиотик, его в первую очередь тестируют в так называемых системах in vitro (то есть в пробирке, не в живой клетке). Если мы хотим действительно создать антибиотики, которые не будут влиять на митохондриальную трансляцию, нам не обойтись без «пробирочной» системы данного процесса. А системы митохондриальной трансляции in vitro до сих пор не существует. Почему ученые пока не смогли ее сделать? Это, как говорится, не бином Ньютона. Чтобы по кирпичикам собрать такую сложную систему из отдельных компонентов, нужно, как минимум, узнать их всех до одного. Таким образом, открытие каждого нового фактора митохондриальной трансляции существенно приближает нас к успешному моделированию этого процесса «в пробирке». И когда такая модель будет сделана, антибиотики модифицировать будет не в пример легче.

Об обнаруженном нами механизме мы написали статью и опубликовали в журнале Scientific Reports, издательский дом Nature Publishing Group (Aim-less translation: loss of Saccharomyces cerevisiae mitochondrial translation initiation factor mIF3/Aim23 leads to unbalanced protein synthesis – ВМ). Он имеет достаточно высокий импакт-фактор 6, и поскольку журнал междисциплинарный, то пользуется достаточно большой популярностью у ученых по всему миру. Статья вышла в начале января, времени прошло совсем немного, но нас уже цитируют, так что, надеюсь, наша работа будет замечена, поскольку мы описали необычную особенность митохондриальной трансляции, которая до нас не была обнаружена. И впервые показали ведущую роль одного из белков, участвующего в синтезе. Это стало полной неожиданностью для ученых и вызвало их интерес. Рассчитываем, что новое знание поможет получить не только антибиотики нового поколения. Известно, что в белке человека, аналогичном дрожжевому Aim23, с которым мы работали, могут происходить мутации и что каким-то образом, пока еще непонятно каким, они связаны с развитием болезни Паркинсона. И чем больше мы будем узнавать об этом удивительном белке, тем больше шансов, что со временем сможем это явление объяснить и попытаемся подступиться к лечению этой ужасной болезни.

Наша работа в каком-то смысле приоткрыла двери в неведомое: помимо ответов, полученных в ней, возникает масса новых вопросов. Однако появляется надежда, и это, на мой взгляд, главное: если мы сумеем разобраться в сложных процессах, происходящих в митохондриях, и выясним роль Aim23 в клетке, то, возможно, поймем, как с этим белком связано возникновение болезни Паркинсона.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 10.05.2016

Читать статьи по темам:

антибиотики побочные эффекты митохондрии Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Механизмы действия антибиотиков

Кандидат физико-математических наук Андрей Коневега – о механизме действия рибосом, аппарате биосинтеза белка и устойчивости штаммов бактерий к антибиотикам.

читать

Разработка антибиотиков: новая мишень

Американские и японские ученые определили изменения структуры фермента, который служит перспективной мишенью для новых антибиотиков.

читать

Спасительная жижа

В пещере под Красноярском ученые обнаружили бактерии, которые могут стать источником новых антибиотиков.

читать

Лягушки помогут в доставке антибиотиков

Пена, вырабатываемая тринидадскими лягушками, может стать основой новой нетоксичной системы доставки антибиотиков, предотвращающей инфекции.

читать

Микробы-коллективисты

Биологи из университета Дьюка вывели штамм E. coli, способный существовать при некоторых условиях только в виде плотной колонии – любая бактерия, отщепляющаяся от остальных, практически тут же погибает.

читать