人体产生许多抗菌肽,帮助免疫系统抵御感染。科学家希望利用这些肽作为潜在的抗生素已经发现其他肽在人体内也有强大的抗菌效果,扩大新抗生素的池的候选人。
在新的研究中,来自麻省理工学院和大学的研究人员那不勒斯费德里科•II发现蛋白质胃蛋白酶原的碎片,一种酶用于消化食物在胃里,可以杀死细菌,如沙门氏菌和大肠杆菌。
研究人员认为,通过修改这些肽增强抗菌活性,他们可以开发合成肽,可以作为抗生素耐药的细菌。
“这些肽能构成一个伟大工程的模板。现在的想法是利用合成生物学进一步修改它们,使它们更有效,”麻省理工学院博士后和塞萨尔de la Fuente-Nunez说Areces基金会研究员,和论文的主要作者之一的。
其他麻省理工学院论文的作者,发表在8月20日出版的《华尔街日报》ACS合成生物学副教授陆盖,电气工程和计算机科学和生物工程,和马塞洛Der Torossian托雷斯,前访问学生。
发现新功能
抗菌肽的发现在几乎所有生物体,可以杀死许多微生物,但他们通常不足以作为抗生素。许多科学家,包括de la Fuente-Nunez Lu,一直在寻找各种方法来创建更强的版本这些肽,希望找到新的武器来对付耐药性细菌带来的日益严重的问题。
在这项研究中,研究人员想探索其他蛋白质在人体内发现,是否之前所知的抗菌肽外,也可以杀死细菌。为此,他们开发出一种搜索算法,分析人类蛋白质序列数据库中寻找相似的已知抗菌肽。
“这是一个数据挖掘的方法很容易发现以前未知的肽,”de la Fuente-Nunez说。“模式,我们知道与古典抗菌肽,和搜索引擎通过数据库,发现模式,类似于我们知道一种能杀死细菌的肽。”
在人类蛋白质屏幕近2000,约800识别的算法和可能的抗菌活性。在ACS合成生物学论文中,研究小组专注于肽胃蛋白酶原的作用是分解蛋白质的食物。后胃蛋白酶原是由细胞分泌的胃,胃中盐酸和胃蛋白酶原混合,将它转化为胃蛋白酶,消化蛋白质,和其他几个小片段。
那些片段,以前没有已知的功能,显示了作为候选人的抗菌屏幕。
一旦研究人员发现这些候选人,他们测试了他们对细菌生长在培养皿中,发现他们可以杀死各种微生物,包括食源性病原体,如沙门氏菌和大肠杆菌,以及其他人,包括铜绿假单胞菌经常感染肺囊性纤维化患者。这种效应被认为在酸性pH值,类似于胃和中性pH值。
“人的胃受到许多致病细菌,因此我们会有一个宿主防御机制来保护自己免受这类攻击,”de la Fuente-Nunez说。
更有效的药物
研究人员还测试了三个对胃蛋白酶原碎片铜绿假单胞菌皮肤感染小鼠,发现肽显著减少了感染。肽杀死细菌的确切机制尚不清楚,但研究人员的假设是,他们的正电荷肽可以绑定到带负电荷的细菌膜和糟践,他们的机制类似于其他抗菌肽。
随着细菌越来越对传统抗生素产生抗药性,目前迫切需要创新药物开发,Dianne纽曼说,加州理工学院的生物学和生物学教授他并没有参与这项研究。“令人失望的是,大型制药公司最近离开这个空间,因此这项研究的创造性的方法是及时和可能承诺在应用层面,”她说。
研究者们现在希望修改这些肽,使它们更有效,所以他们可能会使用抗生素。他们也在寻求新的肽从人类以外的生物,他们计划进一步研究其他一些人类肽识别的算法。
“我们有阿特拉斯的这些分子,下一步是证明他们每个人是否真正具有抗菌作用以及他们每个人是否可以开发成一个新的抗菌,”de la Fuente-Nunez说。
