В обычном сорняке обнаружен новый антибиотик
Дикие растения могут стать кладезем новых антибиотиков для решения всемирной проблемы устойчивости к противомикробным препаратам.
Исследователи из Швейцарии сделали это предположение после обнаружения соединения с новым типом антибиотической активности на листе кресс-салата, распространенного сорняка.
Многие из современных антибиотиков происходят из природных соединений, производимых бактериями, живущими в почве. Бактерии производят их для защиты от других микроорганизмов.
Но новое исследование - теперь опубликовано в журнале. Природная микробиология - предполагает, что дикорастущие растения также могут быть богатым источником антибиотиков.
Части растений, которые живут над землей, вместе известны как филлосфера. Основное внимание в исследовании уделяется особой «экосистеме» филлосферы, а именно поверхности листьев обычного сорняка.
Поскольку в этой экосистеме не хватает питательных веществ, существует «сильное конкурентное давление» среди многих населяющих ее микроорганизмов, - говорит соавтор исследования Джулия Ворхольт, профессор Института микробиологии ETH Zurich в Швейцарии.
«В результате, - объясняет она, - бактерии производят множество веществ, которые позволяют им защищать свою среду обитания».
Устойчивость к противомикробным препаратам: глобальная угроза
Противомикробные препараты - это препараты, предназначенные для уничтожения или остановки роста таких микроорганизмов, как вирусы, грибки, бактерии, дрожжи и паразитические черви. Антибиотики - это противомикробные препараты, нацеленные на бактерии, но этот термин часто используется как синоним противомикробных препаратов.
Устойчивость к противомикробным препаратам развивается, когда микроорганизмы изменяются в ответ на противомикробные препараты и в конечном итоге перестают им поддаваться. Это затрудняет лечение вызываемых ими инфекций.
Наша способность лечить даже обычные инфекции все больше подрывается растущим распространением новых механизмов устойчивости к противомикробным препаратам. Это приводит к более длительному восстановлению после болезни, увеличению инвалидности и смерти.
Например, особое беспокойство вызывает лечение туберкулеза (ТБ). Форма инфекционного заболевания с широкой лекарственной устойчивостью обнаружена в 105 странах и устойчива к «как минимум» четырем основным противотуберкулезным препаратам.
Небольшой завод с большим потенциалом
Профессор Ворхольт и ее коллеги исследовали более 200 видов бактерий, обитающих на листьях растений. Arabidopsis thaliana, небольшое дикорастущее растение с общими названиями кресс-салата и кресс-салат из мышей.
Арабидопсис широко используется в качестве модельного организма учеными, интересующимися биологией и генетикой цветковых растений. Это привело к созданию большой библиотеки генетической информации, которая включает расшифрованные геномы бактерий, колонизирующих поверхность листьев растений.
До сих пор никто не анализировал эти данные с целью обнаружения «неописанных натуральных продуктов» в филлосфере растений.
«Мы применили методы биоинформатики, - говорит профессор Ворхольт, - чтобы исследовать кластеры генов, которые способны контролировать производство веществ и, таким образом, могут влиять на другие бактерии».
После нескольких тестов команда обнаружила 725 молекулярных взаимодействий между различными штаммами бактерий. Взаимодействия заключались в том, что бактерии нацелены друг на друга, и в некоторых случаях они приводили к предотвращению их роста.
Однако на данном этапе не было ясно, являются ли соединения, участвующие во взаимодействиях, уникальными для данной среды обитания или нет. Кроме того, обладали ли они совершенно новыми антибиотическими характеристиками?
Поиск веществ с ранее неизвестными антимикробными механизмами - основная цель в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам.
Антибиотик с «беспрецедентной структурой»
Итак, на следующем этапе исследования исследователи изучили химический состав обнаруженных веществ. Они сосредоточились на «особо продуктивном» штамме бактерий, называемом Brevibacillus sp. Лист 182.
Анализ соединений и «кластеров генов» штамма выявил ряд соединений, обладающих антибиотическими свойствами. В частности, один, который они назвали macrobrevin, имел «беспрецедентную структуру натурального продукта».
«Теперь нам нужно выяснить, эффективны ли макробревин и другие недавно открытые вещества против бактерий, вызывающих заболевания у людей», - говорит соавтор исследования Йорн Пиль, который также является профессором Института микробиологии ETH Zurich.
Он добавляет, что он и остальная команда взволнованы тем фактом, что в «относительно неизученной филлосфере» может быть гораздо больше естественных антибиотиков.
«Наши результаты подтверждают, что стоит расширить поиск антибиотиков в природе».
Проф. Йорн Пиль
