Полипептиды, которые являются короткими цепями белка, действуют как бактериальные дыроколы, перфорируя бактериальную мембрану, пока клетка не разваливается. Антибактериальные агенты одеты для их миссии в положительно заряженной раковине, которая позволяет им поехать в биологических жидкостях, защищенных от взаимодействия с другими белками, и также привлекает их к бактериальным мембранам.Во главе с U. меня. материаловедение и технический преподаватель Джиэнджун Ченг, исследователи издали свои результаты на Слушаниях Национальной академии наук.«Когда у Вас есть инфекция, для доктора может быть очень трудно знать, какие бактерии заражает Вас», сказал постдокторский исследователь Мэнхуа Сюн, co-first автор статьи. «Многие антибактериальные агенты могут только вылечить один класс бактерий.
Доктор может попробовать один класс, и если это не работает, попробуйте другой класс. Нам нужно больше агентов антибактериального препарата широкого спектра».
Новые антибактериальные полипептиды особенно разработаны, чтобы свернуться в твердую спираль, приводящую к подобной пруту структуре, идеалу для ударов кулаком отверстий в бактериальной мембране.«Мы используем очень механизм набора, чтобы проколоть бактериальную мембрану», сказал Ченг, «таким образом, полипептиды действительно не заботятся, грамположительны ли бактерии или грамотрицательны.
Они просто убивают бактерии, независимые от их других поверхностных свойств».Такие структуры были исследованы для различного медицинского применения, но потому что они не любят воды, они не путешествуют хорошо в биологических жидкостях. Кроме того, другие молекулы в клетке могли взаимодействовать с полипептидом, чтобы разрушить спиральную структуру, делая его неэффективным в прокалывании мембраны.
Исследователи Иллинойса и их сотрудники обратились к этим проблемам, приложив положительно заряженные ионы до мозга костей спирали, создав защитную раковину вокруг полипептида так, чтобы это было и водорастворимым и ограждено от поперечных реакций. Огражденные спиральные структуры приучены к изменениям в температуре или pH, таким образом, у них есть стабильность и предсказуемость, в которой испытывают недостаток подобные агенты, сказал Ченг.
Кроме того, положительная раковина имеет преимущество планирования для бактериальных мембран, уменьшая взаимодействие с клетками человека.«На молекулярном уровне есть большие различия между бактериальными и клетками человека в мембранах», сказал Сюн. «У липидов клеточной мембраны у бактерий есть много отрицательных зарядов, и этот полипептид положительный, таким образом, он взаимодействует с отрицательно заряженной бактериальной мембраной. Но с клетками человека, взаимодействие более слабо».Много наркотиков очень целевые, взаимодействуя с конкретным белком или вмешиваясь в конкретный путь в бактериальной клетке.
Бактерии могут развивать устойчивость к антибиотику, обходя определенную цель. Так как спиральные структуры просто тыкают отверстия в физической структуре мембраны, бактериям было бы намного более трудно сформировать сопротивление, сказал Сюн.
Кроме того, новые антибактериальные агенты могли быть вместе с другим, предназначенные наркотики, чтобы увеличить их эффективность.«Полипептидные отверстия удара в мембране, которая делает очень легким для других наркотиков пройти и обойти некоторые стойкие к препарату механизмы», сказал Ченг. «Вместе, они работают еще лучше, чем единственный агент».
Поскольку у белков есть заданный дизайн, Ченг предсказывает, что повышение производства не представило бы собой значительные проблемы. Предшествующие элементы уже произведены в крупных масштабах и доступные коммерчески.
Затем, исследователи продолжат улучшать антибактериальные полипептиды, далее уменьшающееся взаимодействие с клетками человека, и работающий, чтобы более определенно предназначаться для патогенных бактерий.