Обнаружен необычный бактериальный фермент, который может стать новой мишенью для антибиотиков

Необычный бактериальный фермент

Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили структуру необычного фермента, который некоторые микробы используют для расщепления компонента коллагена в кишечнике человека.

Фермент, известный как гидрокси-L-пролиндегидратаза (HypD), был обнаружен в нескольких сотнях видов бактерий, которые живут в кишечнике человека, включая Clostridioides difficile. Фермент выполняет новую химическую реакцию, которая разрушает гидрокси-L-пролин, молекулу, которая придает коллагену его прочную структуру с тройной спиралью.

Теперь, когда исследователи знают структуру фермента, они могут попытаться разработать лекарства, которые его подавляют. Такой препарат может быть полезен при лечении инфекций C. difficile , которые устойчивы ко многим существующим антибиотикам.

«Это очень интересно, потому что этот фермент не существует у людей, поэтому он может быть потенциальной мишенью», — говорит Кэтрин Дреннан, профессор химии и биологии Массачусетского технологического института и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Если бы вы могли потенциально ингибировать этот фермент, это мог бы быть уникальный антибиотик».

Сложная реакция

Фермент HypD является частью большого семейства белков, называемых энзимами радикалов глицил. Эти ферменты работают необычным образом, превращая молекулу глицина, простейшей аминокислоты, в радикал — молекулу с одним неспаренным электроном. Поскольку радикалы очень нестабильны и реактивны, их можно использовать в качестве кофакторов, которые представляют собой молекулы, которые помогают запустить химическую реакцию, которую в противном случае было бы трудно осуществить.

Эти ферменты работают лучше всего в средах, в которых не хватает кислорода, таких как кишечник человека. Проект «Микробиом человека», в котором секвенированы тысячи бактериальных генов из видов, обнаруженных в кишечнике человека, позволил получить несколько различных типов ферментов радикалов глицила, включая HypD.

В предыдущем исследовании исследователи из Брод-института MIT и Гарварда обнаружили, что HypD может расщеплять гидрокси-L-пролин до предшественника пролина, одной из незаменимых аминокислот , удаляя гидрокси-модификацию в виде молекулы воды. Эти бактерии могут в конечном итоге использовать пролин для генерации АТФ, молекулы, которую клетки используют для накопления энергии, посредством процесса, называемого аминокислотной ферментацией.

HypD был обнаружен у около 360 видов бактерий, которые живут в кишечнике человека, и в этом исследовании Дреннан и ее коллеги использовали рентгеновскую кристаллографию для анализа структуры версии HypD, обнаруженной у C. difficile . В 2011 году этот вид бактерий стал причиной около полумиллиона инфекций и 29 000 смертей в Соединенных Штатах.

Теперь исследователи надеются начать разработку лекарств-кандидатов, которые могли бы ингибировать HypD, нацеливаясь на элементы структуры белка, которые, по-видимому, наиболее важны для выполнения его функций.

Источник

Метки: бактерии, фермент