Антимикробные пептиды помогут справиться с резистентными инфекциями

Возрастающая опасность, связанная со все более широким распространением патогенных микроорганизмов, устойчивых к большинству антибактериальных препаратов, заставляет исследователей искать новые способы борьбы с возбудителями.

Одним из перспективных способов лечения является использование антимикробных пептидов, малоизвестного естественного средства защиты от инфекций. Они образуют поры в клеточной мембране патогенного микроорганизма, что приводит в дальнейшем к разрушению клетки. Несмотря на эффективность использования антимикробного пептида при борьбе с патогенами, до последнего времени механизм работы этих веществ не был достаточно изучен. Затруднения вызывало, прежде всего, отсутствие контроля естественного хода процесса: как правило, клетка микроорганизма лопалась из-за нарушения целостности мембраны до того, как можно было изучить отдельную пору.

Исследователи из Национальной физической лаборатории Великобритании (United Kingdom’s National Physical Laboratory) под руководством Паулины Раковски (Paulina D. Rakowska) смогли выяснить, что происходит при связывании антимикробного пептида с мембранами микроорганизмов и как именно образуются поры.

Авторы работы пользовались методами компьютерного моделирования и наблюдения с помощью атомно-силового микроскопа. Синтезированный «с нуля» антимикробный пептид связывался с искусственно созданными билипидными мембранами на подложке. Использование искусственных структур позволило лучше контролировать процесс. Благодаря применению высокоточной нано-масс-спектроскопии вторичных ионов, стало возможным определить место связывания пептида с мембраной.

Исследователи смогли выяснить, что связывание пептида с мембраной и формирование поры, вызывает изменение структуры мембраны. Сначала с мембраной связывается лишь один пептид, но в результате облегчается связывание последующих, а затем возможно формирование поры в мембране. Рост числа пор ведет к нарушению целостности мембраны и гибели микроорганизма. Размеры пор вариабельны и они могут расти в стороны, причем размах их диаметра колеблется от нанометров до микрометров.

Результатами работы авторы подтвердили неспецифичность действия антимикробных пептидов. В изученной модели эффективность разрушения мембраны зависела практически только от ее площади и от концентрации пептидов.