19 Декабря, 2019

Исследователи из России, США и Австралии нашли кандидатов на новые антибиотики в фекалиях

Группа ученых под руководством главы Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ Павла Певзнера создала новый вычислительный метод для поиска циклопептидов — класса веществ, включающего в себя антибиотики, противоопухолевые соединения и иммунодепрессанты. С CycloNovo ученые проанализировали масс-спектры образцов человеческих фекалий и нашли там 79 возможных кандидатов на роль убийцы бактерий. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Cell Systems. Начиная с грамицидина С, открытого советскими учеными Георгием Гаузе и Марией Бражниковой в 1942 году, до настоящего времени было найдено и описано всего около 1200 циклопептидов, сообщает пресс-служба СПбГУ. В статье группы Певзнера описаны сразу более 400 новых циклопептидов. Для их выявления ученым потребовалось всего несколько дней работы их нового алгоритмического подхода CycloNovo на вычислительном кластере. Был обработан гигантский объем экспериментальных данных из образцов микробов и растений, полученных ранее другими учеными и выложенных в открытый доступ в надежде на появление соответствующих алгоритмов обработки. Первые же применения CycloNovo к реальным данным привели к интересным для медицины результатам. При помощи программы были проанализированы масс-спектры полученных образцов человеческого стула, которые профессор Ларри Смарр, один из соавторов статьи, собирал в течение четырех лет. В них было неожиданно обнаружено большое количество циклопептидов, свойственных семенам льна, а вовсе не бактериям, входящим в микробиоту человека. Смарр употреблял льняное масло в рамках своей диеты, и дни его употребления точно совпадали с датами сбора образцов. Таким образом, впервые было наглядно продемонстрировано, что циклопептиды из пищи могут сохранять свою структуру при прохождении через неблагоприятную среду человеческого желудка и кишечника. Вполне вероятно, что именно циклопептиды — основной фактор, объясняющий антимикробную активность семян льна. Другим немаловажным результатом эксперимента стало то, что циклопептиды семян льна — это всего лишь несколько представителей из 79 циклопептидов, обнаруженных CycloNovo в исследуемых образцах стула. Определение их биологической значимости и функций представляет собой отдельную задачу, над которой уже ведется работа в содружестве с медиками и биологами. Вместе с Павлом Певзнером в работе над CycloNovo принимали участие молодые ученые СПбГУ Андрей Пржибельский и Алексей Гуревич, аспирант Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) Бахар Бехсаз, сотрудники UCSD Фернандо Варгас и профессор Ларри Смарр, профессор Хосейн Мохимани из Университета Карнеги-Меллона (США), доктор Джошуа Милн и его аспирант Марк Фишер из Университета Западной Австралии. Проект был поддержан грантами Российского научного фонда, UCSD, национальных институтов здравоохранения США, Австралийского совета по исследованиям и Правительства Австралии.