Bukvoed.info


Ежедневные новости от Информационного агентства СМИ25, ООО Буквоед не является учредителем СМИ

Nature Biomedical Engineering: в геноме человека найдены пептиды, которые могут стать природными антибиотиками

Nature Biomedical Engineering: в геноме человека найдены пептиды, которые могут стать природными антибиотиками


Пока биологи и химики пытаются разработать новые антибиотики для борьбы с постоянно мутирующими бактериями, которые, по прогнозам, приведут к 10 миллионам смертей к 2050 году, инженеры подходят к этой проблеме с другой стороны: найти антибиотики естественного происхождения в геноме человека.

Миллиарды пар оснований в геноме - это, по сути, одна длинная строка кода, содержащая инструкции по созданию всех необходимых организму молекул. Самые простые из этих молекул - аминокислоты, строительные блоки для пептидов, которые, в свою очередь, образуют белки. Однако еще многое предстоит узнать о том, как и где кодируется тот или иной набор инструкций.

Применяя подход компьютерных наук к проблемам науки о жизни, группа исследователей из Пенсильвании использовала тщательно разработанный алгоритм для обнаружения нового набора антимикробных пептидов, скрывающихся глубоко в этом коде.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Biomedical Engineering, возглавил Сезар де ла Фуэнте, доцент в области биоинженерии, микробиологии, психиатрии, химической и биомолекулярной инженерии из Пенсильванского инженерного института совместно с сотрудниками Орландо Кресценци и Эудженио Нотомиста из Университета Неаполя Федерико II внесли свой вклад в эту работу.

"Человеческое тело - это хранилище информации, биологический массив данных. Используя правильные инструменты, мы можем найти ответы на самые сложные вопросы", - говорит де ла Фуэнте. "Мы используем слово "зашифрованные" для описания найденных нами антимикробных пептидов, потому что они скрыты внутри более крупных белков, которые, кажется, не имеют связи с иммунной системой - областью, где мы ожидали найти эту функцию"

Антимикробные пептиды (AMP) - это небольшие, встречающиеся в природе молекулы, производимые почти каждым живым организмом. Благодаря их способности защищать организм от инфекции, выявление новых AMP является активной областью исследований, но традиционные методы поиска, в основном основанные на химической интуиции и экспериментах, ограничили открытие пептидных антибиотиков за пределами обычных AMP.

"В этом исследовании мы применили новый способ использования ИИ для открытия антибиотиков в ранее непознанных местах. Что может быть лучше для начала, чем изучение нашей собственной биологической информации, совокупности генов и белков, которые делают нас теми, кто мы есть"

Новый метод работает как поисковая функция для выявления пептидов с антимикробными свойствами в геномах и протеомах. Алгоритм проверил протеом - полный набор белков в организме - и выдал 43 000 пептидов длиной от 8 до 50 аминокислот, многие из которых были найдены в новой области протеома. Затем этот широкий спектр потенциальных противомикробных препаратов был отфильтрован до 2 603 пептидов на основе их фитнес-функции, включающей все параметры.

Для проверки антимикробных свойств этих пептидов, полученных с помощью алгоритма, было синтезировано 55 пептидов, которые подверглись воздействию восьми различных патогенов, включая кишечную палочку и бактерии, вызывающие стафилококк и пневмонию.

"Мы обнаружили, что 63,6% из этих 55 зашифрованных пептидов проявили антимикробную активность. Интересно, что эти пептиды не только боролись с инфекцией одних из самых вредных бактерий в мире, но и воздействовали на полезные для нас микроорганизмы, обитающие в кишечнике и на коже. Эта работа подчеркивает, что каждый организм представляет собой набор данных кода, к которому можно применить искусственный интеллект для поиска нужных молекул"

При тестировании на соответствующих доклинических моделях мышей, эти пептиды снова доказали, что способны бороться с инфекцией, снижая бактериальную нагрузку на три порядка, что не уступает известным мощным антибиотикам и AMP. Кроме того, использование этих пептидов в качестве антибиотиков в мышиных моделях не вызвало никаких признаков токсичности.

Источник/автор фото: pixabay.com
Источник: Nature Biomedical Engineering
Оцените
-1
Не согласен со статьей?
Напиши свое мнение для других читателей!
  • Смайлы и люди
    Животные и природа
    Еда и напитки
    Активность
    Путешествия и места
    Предметы
    Символы
    Флаги