Меню

Free protonmail

Назад Главная » Паранормальные новости » Здоровье, Медицина » 2019 » Декабрь » 21

В Фекалиях Человека Нашли Антибиотики Будущего


Международная группа ученых создала новый вычислительный метод для поиска циклопептидов — класса веществ, в который входят многие известные антибиотики. А вот среду для поиска исследователи выбрали весьма необычную…

Международная группа ученых под руководством Павла Певзнера, руководителя лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» СПбГУ, создала новый вычислительный метод для поиска циклопептидов — класса веществ, в который входят многие известные антибиотики. С помощью подхода, названного CycloNovo, ученые проанализировали масс-спектры образцов человеческого кала и нашли там 79 возможных кандидатов на роль убийцы бактерий. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Cell Systems.

Сделано в России, Биотехнология, Будущее, Медицина, Технологии будущег

Когда мы говорим об антибиотиках, то в первую очередь думаем о лекарственных препаратах, которые можно купить в аптеке. Однако антибиотики — это прежде всего микроскопические пули, которыми бактерии убивают друг друга. Люди попросту взяли и адаптировали часть из этих биологически активных веществ для своих нужд — борьбы с инфекциями. Так как возможностью производить подобные вещества обладают разнообразные микроорганизмы, возникает вопрос: а могут ли и бактерии, обитающие в нашем кишечнике (которых насчитывают до тысячи различных видов) производить антибиотики?

В поисках ответа на этот вопрос международная группа ученых под руководством Павла Певзнера, руководителя лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» СПбГУ, профессора Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и одного из ведущих специалистов в области биоинформатики, создала новый вычислительный метод для поиска циклопептидов — фармакологически важного класса веществ, включающего в себя много известных антибиотиков, противоопухолевых соединений и иммунодепрессантов. Циклическая структура подобных молекул, с одной стороны, придает им важные физико-химические свойства, позволяющие использовать их в качестве лекарственных препаратов, а с другой — значительно усложняет их обнаружение в исследуемых учеными природных образцах.

Начиная с грамицидина С, открытого советскими учеными Георгием Гаузе и Марией Бражниковой в 1942 году, до настоящего времени было найдено и описано всего порядка 1200 циклопептидов. Трудности обнаружения подобных веществ и определения их строения приводят к тому, что работа по открытию каждого нового соединения растягивается на долгие годы. Прорывы последних лет в области биотехнологии и биоинформатики приблизили нас к появлению гораздо более быстрого способа нахождения неизвестных прежде циклопептидов. Так, статья группы Певзнера, недавно опубликованная в престижном журнале Cell Systems, описывает сразу более 400 новых циклопептидов. Для их выявления команде ученых потребовалось всего несколько дней работы их нового алгоритмического подхода, названного CycloNovo, на вычислительном кластере. За это время был обработан гигантский объем экспериментальных данных из образцов микробов и растений, полученных ранее другими учеными и выложенных в открытый доступ в надежде на появление соответствующих алгоритмов обработки.

CycloNovo анализирует выходные данные современных высокоточных масс-спектрометров — крайне чувствительных «молекулярных весов», которые разбивают молекулы на небольшие фрагменты и измеряют их массу. Путем анализа масс молекулярных фрагментов CycloNovo определяет, какие именно масс-спектры соответствуют циклопептидам, а не стандартным линейным соединениям, и затем выявляет их структуру — аминокислотную последовательность. Всю эту процедуру можно сравнить с поиском иголки в стоге сена. И несмотря на то, что подобная вычислительная задача встала перед наукой уже более десяти лет назад, полноценно решить ее удалось только сейчас. Любопытно, что предложенный алгоритм напоминает подход, используемый для решения задачи сборки генома, — совершенно другой области биоинформатики, в которую Центр алгоритмической биотехнологии также внес весомый вклад.

Первые же применения CycloNovo к реальным данным продемонстрировали его прикладную значимость как инструмента в руках ученых-биологов и уже успели привести к интересным с медицинской точки зрения результатам. Так, при помощи программы были проанализированы масс-спектры полученных образцов человеческого стула, которые профессор Ларри Смарр, один из соавторов статьи, собирал в течение четырех лет. В них было неожиданно обнаружено большое количество циклопептидов, свойственных семенам льна, а вовсе не бактериям, входящим в микробиоту человека. Этот факт, на первый взгляд, ставит под вопрос корректность работы алгоритма и всего исследования в целом. Однако вскоре выяснилось, что Смарр употреблял льняное масло в рамках своей диеты, а дни употребления точно совпадают с датами, в которые собирались соответствующие образцы. Таким образом, впервые было наглядно продемонстрировано, что циклопептиды из пищи могут сохранять свою структуру при прохождении через неблагоприятную среду человеческого желудка и кишечника. Вполне вероятно, что именно циклопептиды — основной фактор, объясняющий антимикробную активность семян льна. Другим немаловажным результатом данного эксперимента стало то, что циклопептиды семян льна — это всего лишь несколько представителей из сразу 79 циклопептидов, обнаруженных CycloNovo в исследуемых образцах стула. Определение их биологической значимости и функций представляет собой отдельную задачу, над которой уже ведется работа в содружестве с медиками и биологами. Планируется, что к существующему анализу будут добавлены различные подходы к обработке дополнительных видов данных, полученных из человеческого микробиома.

Помимо Павла Певзнера в работе участвовали молодые ученые СПбГУ Андрей Пржибельский и Алексей Гуревич. «Точный и быстрый алгоритм — это залог успеха биоинформатического инструмента. Однако это не единственная его составляющая. Крайне важно, чтобы созданной программой было легко пользоваться. Только в этом случае она будет востребована научным сообществом и принесет реальную пользу. Как и в наших прошлых проектах по созданию инструментария для поиска антибиотиков и других биологически активных веществ, мы сделали CycloNovo максимально удобным даже для ученых с минимальным уровнем компьютерной грамотности. Программу можно запустить буквально в пару кликов мышки, а результаты работы посмотреть прямо в вашем интернет-браузере, и ничего дополнительно устанавливать на свой компьютер не придется», — отмечает Андрей Гуревич, кандидат физико-математических наук и руководитель направления Natural Products Discovery в Центре алгоритмической биотехнологии.

Вместе с Певзнером, Гуревичем и Пржибельским в работе над CycloNovo принимали участие Бахар Бехсаз (аспирант UCSD), сотрудники UCSD Фернандо Варгас и профессор Ларри Смарр, профессор Хосейн Мохимани из Университета Карнеги-Меллона (США), а также доктор Джошуа Милн и его аспирант Марк Фишер из Университета Западной Австралии.

Проект был финансово поддержан грантами Российского научного фонда, UCSD, национальных институтов здравоохранения США, Австралийского совета по исследованиям и Правительства Австралии.

Источник

Интересные новости:

Подписывайтесь на наш Telegram, «X(twitter)» и «Zen.Yandex», «VK», «OK» и новости сами придут к вам..

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, «X(twitter)» и «Zen.Yandex», «VK», «OK» и новости сами придут к вам..


Никто не решился оставить свой комментарий.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.
avatar
Свежие статьи:
04.11.2024 в 20:25 Необычный объект CWISE J1249: загадка гиперскоростной звезды
В бескрайних просторах нашей галактики астрономы продолжают делать удивительные открытия, которые бросают вызов нашему пониманию космоса. Недавний анализ архивных данных космического телескопа WISE привел к вскрытию необычного объекта, известного как CWISE J12...

Читать далее

04.11.2024 в 20:18 Загадки ольмекских голов: Искусство и тайны древней Мезоамерики
На границе двух эпох, ольмекская цивилизация оставила после себя невероятные артефакты, среди которых величественные каменные головы. Эти монументальные скульптуры, созданные более 3000 лет назад, приглашают нас в путешествие по древним верованиям и социальной...

Читать далее

04.11.2024 в 20:11 Плазма как возможная форма жизни: новые горизонты астробиологии
В последние годы учёные всё чаще ставят под сомнение традиционные представления о жизни, исследуя формы, которые выходят за пределы привычных биологических классов. Новое исследование, посвящённое плазмоподобным образованиям в верхних слоях атмосферы Земли, от...

Читать далее


Советы:
Добавьте в фарш для котлет минералку и будете поражены результатом

Газированная минералка может решить проблему, с которой сталкивается много кулинаров - когда котлеты получаются слишком сухими или жесткими.

Читать далее

Самая вкусная и нежная запеканка с яблоками: простой рецепт
Свежий творог и яблоки для этой запеканки перерабатываются в однородное пюре. А затем смешиваются и запекаются. Получается очень нежно. Этот диетический десерт может стать хорошим завершением ужина, или вкусным завтраком. Рецептом поделилась известный кулинарн...

Читать далее

Постные булочки на скорую руку: вкусная выпечка для православных
Великий пост 2023 - период, когда православные верующие ограничивают себя в пище, чтобы очистить свое тело перед светлым праздником Пасхи.

Читать далее