Významný krok vpřed v potírání bakteriálních infekcí, které jsou odolné vůči antibiotikům, udělali vědci z institutu CEITEC Masarykovy univerzity. Navrhli s pomocí počítačové simulace speciální peptidy, které jsou schopné prolomit ochrannou membránovou bariéru vytvořením pórů soudkovitého tvaru. Výsledky jejich výzkumu jsou zároveň příslibem pro alternativní léčbu rakovinotvorných onemocnění.
Peptidy jsou látky, které se skládají z aminokyselin, obvykle deseti až padesáti. Ty, které brněnští vědci navrhli, umožňují molekulám nekontrolovaně procházet přes membránu dovnitř a ven z buňky, což vede k rychlé buněčné smrti. Tyto peptidy jsou proto považovány za slibné kandidáty pro léčbu nádorových nemocí.
Biologické membrány jsou polopropustné bariéry, které chrání buňky živých organismů. Některým molekulám průchod umožňují, jiné blokují a v buňce udržují stabilní prostředí. Některé peptidy mají jedinečnou schopnost vytvářet nanostruktury, které skrz buněčnou membránu procházejí. Když se peptidy uspořádají do určitého tvaru, mohou v membráně vytvořit póry.
„Jedním z takových zvláštních tvarů je pór, v němž jsou peptidy uspořádané do tvaru soudku s vodním kanálem procházejícím membránu, který umožňuje molekulám procházet membránou. Tento nekontrolovaný průchod molekul může vést k odumření buňky, protože buňka si již nedokáže udržet stabilní vnitřní prostředí. Až dosud bylo obtížné takové peptidy navrhnout,“ popisují brněnští vědci.
Opatrné mutace
Navrhli peptidy a pak systematicky zkoumali vliv specifických mutací na aktivitu jednotlivých peptidů proti bakteriím a rakovinným buňkám a jejich toxicitu pro lidské buňky. Zjistili, že aby byly peptidy vysoce účinné, musí být upraveny tak, aby byly přitahovány k membránám bakteriálních a rakovinných buněk ještě před vytvořením pórů.
„Abychom zvýšili antibakteriální účinnost peptidů vytvářejících póry, zvýšili jsme jejich kladný náboj začleněním konkrétních aminokyselin. Vytváření těchto mutací se však musí provádět velmi opatrně, aby u peptidů nedošlo ke ztrátě jejich schopnosti tvořit póry. Specifické mutace způsobují, že peptidy jsou citlivé na pH, což jsme využili k cílení na rakovinné buňky, protože nádory mají kyselé mikroprostředí,“ popsal Rahul Deb, jeden ze členů vědeckého týmu.
Podle dalšího z vědců Roberta Váchy nyní vědecký tým rozumí roli jednotlivých částí peptidové sekvence. „To nám umožňuje je vyladit pro konkrétní aplikace, ať už jde o boj s bakteriemi nebo rakovinou. Naše práce poukazuje na potenciál peptidů navržených pomocí počítačových simulací jako nových terapeutik,“ uvedl.
