Противогрибковое вещество, обнаруженное в тропической морской водоросли, может помочь в борьбе с малярией
Несколько химических соединений, используемых тропической морской водорослью для отражения атак грибов-паразитов, могут оказаться эффективными противогрибковыми средствами и для человека. Эти вещества являются частью уникальной химической сигнальной системы, которую морские водоросли используют для борьбы с паразитами, и представляют большой потенциал для создания новых лекарственных препаратов. Ученые из Технологического института Джорджии обнаружили, что комплексные противогрибковые молекулы не распространяются равномерно по поверхности морской водоросли, а концентрируются в определенных местах – скорей всего, именно там, где повреждение увеличивает риск проникновения грибковой инфекции.
Ученые Технологического института представили отчет об этих веществах, известных как бромофиколиды, на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки, состоявшейся 21 февраля 2011 года в Вашингтоне. Исследование, проведенное при поддержке Национальных институтов здоровья, является частью программы долгосрочного изучения системы химической сигнализации у микроорганизмов, являющихся частью сообществ коралловых рифов.
«Язык химии в дикой природе функционировал миллиарды лет, и он принципиально важен для выживания этих видов, – говорит доктор Джулия Кубанек, преподаватель биологической, а также химической и биохимической школ Технологического института Джорджии. – Мы можем использовать эти химические процессы с пользой для человека – в виде новых способов лечения болезней, поражающих нас».
Более миллиона человек умирает ежегодно от малярии, вызываемой паразитом Plasmodium falciparum. Паразит выработал устойчивость ко многим противомалярийным средствам и уже начал демонстрировать резистентность к артемизинину – самому эффективному противомалярийному препарату на сегодняшний день. Поиск новых лекарственных средств является чрезвычайно важной задачей, поскольку половина населения земного шара подвержена риску заражения этой болезнью.
«Эти молекулы являются весьма перспективными для лечения малярии и действуют посредством довольно интересного механизма, который мы сейчас и изучаем, – пояснила Кубанек. – Сейчас осталась только пара лекарственных препаратов, пока еще эффективных против малярии, возникающей в разных частях света, так что мы очень надеемся, что эти молекулы оправдают наши надежды, когда мы разработаем их фармацевтическим способом».
В лабораторных исследованиях, проведенных студенткой Технологического института Пейдж Стаут из лаборатории доктора Кубанек (в сотрудничестве с калифорнийскими учеными), эта молекула продемонстрировала многообещающую активность против малярии, а следующим шагом будет проверка полученных результатов на экспериментальных мышах. Однако, как и в случае с другими потенциальными лекарственными веществами, вероятность того, что эта молекула будет обладать подходящим для человека химическим составом, относительно мала.
Кроме того, ученые Технологического института Джорджии начали работы по синтезу этого вещества в лабораторных условиях. Помимо производства вещества в количестве, достаточном для проведения опытов, при лабораторном синтезе можно будет модифицировать его состав либо уменьшить побочные эффекты. В конце концов, дрожжи или другие микроорганизмы можно будет подвергнуть генетическим изменениям для увеличения производства бромофиколида.
Ученые обнаружили противогрибковые вещества в светлоокрашенных участках на поверхности водоросли Callophycus serratus с помощью нового аналитического метода, известного как масс-спектрометрия с десорбционной ионизацией электрораспылением (DESI-MS). Этот метод был разработан в лаборатории профессора химической и биохимической школы Технологического института Джорджии Факундо Фернандеса. Метод DESI-MS позволил ученым впервые изучить уникальную химическую активность, происходящую на поверхности морских водорослей.
В рамках проекта ученые из Технологического института Джорджии каталогизировали и проанализировали природные соединения, полученные из 800 видов водорослей, произрастающих в морских водах вокруг островов Фиджи. Их заинтересовала водоросль вида Callophycus serratus, потому что она наиболее эффективно отражала атаки микробных инфекций.
Используя метод DESI-MS, ученые Леонард Ньядонг и Асири Галхена проанализировали образцы морских водорослей и обнаружили в них группу мощных противогрибковых веществ – бромофиколидов. В лабораторных экспериментах аспирантка Эми Лэйн выяснила, что эти бромофиколиды эффективно тормозят рост широко распространенного морского гриба Lindra thalassiae.
«Водоросль выстраивает свою защиту, блокируя точки входа для микроорганизмов, которые могут проникнуть в нее и вызывать болезнь, – рассказала Кубанек. – У водорослей нет иммунных реакций, как у человека. Однако вместо них у водорослей в тканях есть определенные химические вещества, которые защищают их».
Хотя все изученные морские водоросли относились к одному виду, ученые были удивлены, обнаружив в них две различные группы противогрибковых химических веществ. Из одной субпопуляции водорослей, названной «кустистой» за ее внешний вид, были выделены 23 различных противогрибковых вещества. Во второй группе водорослей ученые обнаружили 10 различных противогрибковых соединений, полностью отличающихся от тех, что были обнаружены в первой группе.
При использовании методики DESI-MS заряженный поток полярного растворителя направляется на поверхность исследуемого образца при давлении и температуре окружающей среды. Спрей выделяет молекулы, которые затем ионизируются и доставляются к масс-спектрометру на анализ.
«Наши исследователи из Отделения биоинженерии работали в Центре масс-спектрометрии биоимиджинга при Технологическом институте Джорджии над тем, чтобы лучше понять механизмы химической защиты у морских организмов, – сказал Фернандес. – Это пример междисциплинарного исследования, характеризующего деятельность нашего института».
Кубанек надеется, что во время исследования сигнальных соединений в сообществах коралловых рифов им удастся обнаружить и другие полезные вещества.
«В природе существуют морские водоросли, производящие эти молекулы, и грибы, которые стремятся колонизировать, заразить и, возможно, использовать водоросли как питательную среду для своего роста, – говорит Кубанек. – Морские водоросли используют эти молекулы для того, чтобы не дать грибам сделать свое дело. Таким образом осуществляется взаимодействие между водорослями и грибами. Эти молекулы функционируют как слова в языке, связывая между собой водоросль и грибы».
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
