Российские и китайские ученые обнаружили, что в почвах и соленых озерах Тибетского нагорья обитают бактерии, вырабатывающие антибиотики. Найденные вещества уже известны науке, но находка дает исследователям надежду, что рано или поздно анализ изолированных микробных сообществ Тибета или других экзотических регионов обеспечит человечество новыми антибиотиками.

«Что касается поиска антибиотиков, есть два пути, — рассказал один из авторов исследований, старший преподаватель Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Дмитрий Лукьянов. — Можно искать их в химических библиотеках — это базы данных, в которых приводятся сотни тысяч соединений, и вы их проверяете на антибиотическую активность. П

ри этом можно задействовать машинное обучение. Или можно искать вокруг нас, например в почве, потому что живущие там бактерии тоже используют антибиотики для борьбы с бактериями-конкурентами».

Во время экспедиции на Тибетское нагорье китайские соавторы исследователей из Сколтеха собрали образцы воды из четырех соленых озер и образцы почв.

Как сообщили в пресс-службе Сколтеха, эти образцы отправили в Пекинскую ключевую лабораторию противомикробных агентов. Содержащиеся в воде и почве микроорганизмы культивировали в богатой питательными веществами среде. Полученные культуры протестировали на предмет противомикробной активности. Некоторые бактерии, как оказалось, действительно вырабатывали антибиотики. Эти штаммы подверглись генетическому анализу, а также проверке: убивают ли они ряд известных патогенов человека.

Затем сухие экстракты содержащих антибиотики культуральных жидкостей доставили в Сколтех, и Лукьянов с коллегами стали выяснять задействованные механизмы противомикробной активности при помощи так называемой репортерной системы. Ее разработал совместно с коллегами соавтор обоих российско-китайских исследований Пётр Сергиев — профессор Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха.

«Антибиотики могут вредить бактериям по-разному: воздействуя на синтез белка, репликацию ДНК, транскрипцию РНК, синтез клеточной стенки или ключевые процессы обмена веществ, — пояснил Лукьянов. — В Сколтехе и МГУ сделали репортерную систему, которая позволяет различать соединения с двумя механизмами действия: подавляющие производство белка бактерией и влияющие на репликацию ДНК либо транскрипцию РНК». Все прочие механизмы в данном случае выделяют в общую третью категорию.

Для определения механизма, задействованного в каждом отдельно взятом случае, в системе используется двойной «репортерный штамм» кишечной палочки. Он искусственно лишен некоторых защитных механизмов, что позволяет лучше различать и измерять эффект от воздействия антибиотиков.

Ученые Сколтеха культивировали репортерный штамм в чашках Петри и подвергли его воздействию тибетских экстрактов культуральных жидкостей, а также контрольных соединений — стандартных антибиотиков с двумя разными и заведомо известными механизмами действия. На основании того, насколько опасными исследованные вещества оказались для репортерного штамма по сравнению с контрольными антибиотиками, исследователи определили механизмы воздействия.

После этого они применили хроматографию и масс-спектрометрию — два высокоточных метода анализа состава смесей — и установили, какие именно химические соединения входят в состав экстрактов. Оказалось, что вода из соленых озер содержит хадамицины и кидамицины, а образцы тибетской почвы — рифамицины.

«Соединения из этих групп уже известны как антибиотики, но всё равно их присутствие в столь удалённом и высокогорном регионе — это в некотором смысле неожиданность, — отметил находку Лукьянов. — В подобных естественных средах могут скрываться и неизвестные антибиотики. Быть может, нам повезёт найти их в следующий раз».

источник