抗生素来自黄蜂毒

黄蜂和蜜蜂等昆虫的毒液的化合物可以杀死细菌。不幸的是,许多这些化合物也对人类有毒,使其无法使用抗生素。

执行系统研究后的抗菌性毒素通常在南美发现黄蜂,麻省理工学院的研究人员现在已经创建了变异的肽的对细菌但无毒的人类细胞。

在老鼠的一项研究中,研究人员发现,他们最强的肽可以完全消除铜绿假单胞菌,引起呼吸道和其它感染的细菌,对多数抗生素产生抗药性。

“我们使用一个有毒分子到是一个可行的分子治疗感染,“塞萨尔de la Fuente-Nunez说,麻省理工学院博士后。通过系统地分析这些肽的结构和功能,我们已经能够调整他们的性质和活动”。

De la Fuente-Nunez是论文的资深作者之一,在12月7日的《自然通讯生物学》杂志上。盖,麻省理工学院的电气工程和计算机科学副教授,生物工程,今次奥利维拉,ABC联邦大学的副教授在巴西,也是高级作者。论文的第一作者是Marcelo Der Torossian托雷斯前参观麻省理工学院的学生。

有毒的变体

作为他们的免疫防御系统的一部分,许多生物,包括人类,产生肽可以杀死细菌。帮助对抗耐药细菌的出现,许多科学家一直在努力适应这些肽作为潜在的新药。

de la Fuente-Nunez的肽和他的同事在这项研究集中在与黄蜂被称为Polybia保利斯塔人。肽是足够小-只有12个氨基酸,研究人员相信就可以创建一些不同的肽和测试它们对微生物看看他们可能变得更强和更少的有害于人类。

“这是一个足够小肽,你可以试着尽可能多的氨基酸残基突变,试图找出每个构件都是导致抗菌活性和毒性,”de la Fuente-Nunez说。

像其他许多抗菌肽,这venom-derived肽被认为杀死微生物,破坏细菌的细胞膜。肽的α螺旋结构,这是已知的与细胞膜相互作用强烈。

在第一阶段的研究中,研究人员创建了一个几十个变异的原始肽,然后测量这些变化如何影响肽的螺旋结构和疏水性,这也有助于了解肽与细胞膜相互作用。然后测试这些肽对7株细菌和真菌的两个,这可能与他们的结构和物理化学性质与抗菌效力。

他们确定了基于结构关系,然后研究人员设计的另一个几十个肽进行进一步的测试。他们能够确定最优比例的疏水氨基酸和带正电的氨基酸,氨基酸,他们还发现了一个集群,任何变化都会影响整体功能的分子。

对抗感染

测量肽的毒性,研究人员暴露他们人类胚胎肾细胞种植在实验室培养皿。他们选择最有前途的化合物测试小鼠铜绿假单胞菌感染,常见的呼吸道和尿路感染来源,并发现一些肽可以减少感染。其中之一,在高剂量,可以完全消除。

“四天后,复合可以完全清除感染,这是相当惊人的,令人兴奋的,因为我们通常不会看到,与其他实验抗菌素或其他抗生素,我们测试过在过去与这个特定的小鼠模型,”de la Fuente-Nunez说。

研究人员已经开始创建额外的变体,他们希望能够明确感染剂量。De la Fuente-Nunez还计划将这种方法应用到其他类型的天然抗菌肽时加入明年的宾夕法尼亚大学的教师。

“我认为我们学到的一些原则可以适用于其他类似肽,源于自然,”他说。“螺旋性和疏水性是非常重要的对于很多这些分子,和一些规则,我们这里学到绝对可以推断。”

研究资助,在某种程度上,由Ramon Areces基金会和国防威胁降低局。

这篇文章被转载材料所提供的麻省理工学院。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

托雷斯,m D。Pedron, c . N。Higashikuni, Y。克莱默,r . M。卡多佐,m . H。、Oshiro k·G。,。Fuente-Nunez, c, d . (2018)。Structure-function-guided勘探抗菌肽polybia-CP识别活动的决定因素和生成合成治疗候选人。通信生物学、1(1)。doi: 10.1038 / s42003 - 018 - 0224 - 2