Биологи Орегонского университета восстановили белки, существовавшие до появления современных млекопитающих. Возраст некоторых реконструированных молекул достигает 160 млн лет, а сами они способны естественным образом уничтожать микробы. Результаты могут помочь в поиске средств против инфекций, устойчивых к антибиотикам.
Исследование опубликовано 25 августа в журнале PLOS Biology. Учёные проследили эволюцию коротких фрагментов белков — пептидов — до первых плацентарных млекопитающих, к которым относятся люди и почти все современные млекопитающие. Лабораторные испытания показали, что некоторые пептиды вымерших предков действовали на устойчивые к препаратам бактерии эффективнее отдельных вариантов, сохранившихся у современных видов.
В центре работы находился лактоферрин — иммунный белок, появившийся примерно 160 млн лет назад, в конце юрского периода. Он содержится почти во всех жидкостях организма, кроме крови, включая грудное молоко, слёзы, слюну, слизь и кишечный секрет. Лактоферрин связывает железо, лишая бактерии важного для них ресурса, а содержащийся в нём антимикробный пептид повреждает оболочки микробных клеток.
«Антимикробные пептиды — важная часть первой линии защиты организма», — заявил ведущий автор статьи, аспирант лаборатории Мэтта Барбера Титас Сил. По словам старшего автора исследования, эволюционного биолога Колледжа искусств и наук Орегонского университета Мэтта Барбера, устойчивость бактерий к антибиотикам постоянно развивается, поэтому учёные изучают возможность использовать восстановленные или усиленные пептиды в будущей терапии.
Чтобы воссоздать древние молекулы, Сил сравнила гены лактоферрина у современных видов, в том числе человека и коровы. Затем исследователи восстановили предполагаемые генетические последовательности их общих предков примерно за 160 млн лет, синтезировали эти гены и с помощью клеток получили древние белки. Метод реконструкции последовательностей предков разработал бывший сотрудник Орегонского университета Джозеф Торнтон, чья прежняя лаборатория теперь используется группой Барбера.
Полученные пептиды проверили против возбудителей заболеваний человека, включая Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и стрептококки. Самые древние варианты повреждали мембраны бактерий, но микроорганизмы восстанавливали их и выживали; более поздние версии постепенно становились сильнее и иногда превосходили соответствующие пептиды современного человека. Учёные связали значительную часть этого усиления с одной мутацией в цепи аминокислот, однако отметили, что такие молекулы пока нестабильны и быстро разрушаются в организме, поэтому до создания лекарств ещё далеко. Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения, сообщает ScienceDaily.