Актиномицеты из Арктики содержат антимикробные соединения

Появляется все больше штаммов бактерий, нечувствительных к антибиотикам. Но 80% всех используемых в клинике антибиотиков были извлечены из актиномицетов почвы, так что можно поискать новые антибиотики в других источниках бактерий. Так и поступили исследователи из Финляндии и Норвегии — они отправились за бактериями в Арктику.

Чтобы антибиотики были эффективными, они не обязательно должны убивать бактерии или подавлять их рост. Можно подавить их вирулентность, при этом бактерия не будет вызывать симптомов, а резистентность разовьется с меньшей вероятностью. А благодаря высокой специфичности такие препараты, скорее всего, будут меньше вредить нормальной микрофлоре.

Одним из опасных микробов, склонных к развитию резистентности, является энтеропатогенная кишечная палочка (EPEC). Она вызывает диарею и особо опасна для маленьких детей. Ее вирулентность связана с развитием повреждений эпителия кишечника и разрушением микроворсинок. Прикрепившись к энтероцитам, бактерии используют систему секреции типа 3 для доставки в них различных факторов вирулентности, таких как рецептор Tir, связь с лигандом и активация которого ведет к аномальной полимеризации актина клетки-хозяина и образованию особых структур. Привлекательная стратегия — таргетирование этих процессов, например, через предотвращение контакта Tir с лигандом или снижение экспрессии факторов вирулентности.

В новой работе актиномицеты добывали в ходе экспедиции норвежского исследовательского судна — ледокола Kronprins Haakon в Гренландском, Норвежском и Баренцевом морях 2020 года из образцов беспозвоночных, таких как Chlamys islandica, Caulophacus acticus, Dendrobeania sp. и Tricellaria ternate. Актиномицеты идентифицировали как Kocuria sp. (T091), Rhodococcus sp. (T289, T060 и T160-2). Изоляты культивировали в модифицированной среде ISP2, экстрагировали действующие вещества и разделяли на шесть фракций с помощью жидкостной хроматографии. После этого авторы проверили, какой действие эти фракции оказывают на вирулентность EPEC, и какие биоактивные компоненты там содержатся.

Фракции 5 штамма T091 Kocuria sp. и T160-2 Rhodococcus sp. препятствовали патологической полимеризации актина в клетках, так как не давали Tir попасть в клетку-хозяина. EPEC вызывают гемолиз эритроцитов, вероятно, через введение белков EspB и EspD, которые формируют поры в мембране клетки, служащие «воротами» для других молекул. Фракции 4 и 5 штамма T160-2 подавляли гемолиз, но фракции 4 и 5 штамма T091 не были на это способны.

Вирулентность также подавляют соединения, в целом токсичные для бактерий. Под действием фракции 5 штамма T091 микроколонии бактерий выглядели нормально, она не подавляла рост бактерий. Фракция 5 штамма T160-2, напротив, снижала размер микроколоний и подавляла рост бактерий.

Изучаемые фракции содержат несколько составляющих веществ, поэтому их разделили на субфракции. Их антибактериальную эффективность заново протестировали, после чего проанализировали субфракции с помощью масс-спектрометрии. Отдельные молекулы очистили и протестировали, чтобы идентифицировать активные.

Из T091-5 получилось четыре субфракции. Субфракция iv подавляла полимеризацию актина. Из T160-2-5 выделили две субфракции: ингибирующей активностью обладала только субфракция ii. Из штамма T091 изолировали и очистили два соединения (1 и 2). Авторы определили их структуру. Это были большие фосфолипиды. Соединение 3 из T160-2-5-ii подавляло полимеризацию актина и транслокацию Tir.

Активное соединение фракции T091-5 не замедляло рост бактерии, поэтому авторы считают его более перспективным, так как, скорее всего, оно не вызовет развития резистентности. Они планируют далее изучать выявленные соединения.

Из ранее не культивируемой бактерии выделен новый антибиотик