03.05.2017

Индийские лягушки выделяют вещество, которое может стать лекарством от гриппа

В недавнем исследовании международная команда ученых выяснила, что защитить организм человека от возбудителей заболеваний могут не только его собственные иммунные пептиды, но и пептиды, вырабатываемые другими биологическими видами. Оказалось, что пептидный компонент секреторных выделений лягушки Hydrophylax bahuvistara из Южной Индии — урумин — может разрушать вирусы гриппа человека различных штаммов. Но обнаруженному пептиду еще далеко до того, чтобы стать коммерческим противовирусным препаратом и появиться на прилавках аптек: результаты исследования — это первый пример его противовирусной активности.

Слизь на коже лягушек, выделяемая их секреторными железами, содержит целый спектр низко- и высокомолекулярных соединений, задача которых — защита земноводного от бактерий и вирусов. В последнее время эти секреторные выделения рассматриваются исследователями как источник веществ, способных справляться и с человеческими инфекциями. Эти вещества именуют защитными, или иммунными, пептидами — это короткие цепочки аминокислотных остатков. Они могут связывать токсины, выделяемые патогенными бактериями, или препятствовать росту опасных микробов и вирусов, защищая тем самым организм своего хозяина.

Изучение и систематизация защитных пептидов живых организмов начались сравнительно недавно и, хотя эти природные соединения являются компонентом любого живого организма, наиболее привлекательным объектом для искателей этих пептидов стали именно лягушки. Дело в том, что получать иммунные пептиды, вырабатываемые лягушками, довольно просто: достаточно ударить лягушку слабым электрическим разрядом или подвергнуть ее воздействию другого раздражающего фактора. При этом животное начинает выделять свою молекулярную защиту и остается просто собрать образец слизи с кожи.

Биохимики из Центра биотехнологий имени Раджива Ганди провинции Керала, Индия, работавшие под руководством специалиста по вирусам гриппа Джоши Джейкоба (Joshy Jacob) из Университета Эмори в Атланте, США, выделили защитные пептиды, которые вырабатывают лягушки Hydrophylax bahuvistara, обитающие в Южной Индии, и провели скрининг их противобактериальной и противовирусной активности. Из тридцати двух выделенных и изученных защитных пептидов четыре продемонстрировали способность к разрушению вирусов гриппа подтипов H1 рода А (см. Influenza A virus).

Такие результаты можно назвать уникальными — обычно при скрининге природных соединений на противовирусную и противобактериальную активность удается найти один-два кандидата в лекарства, перебрав и испытав тысячи, а иногда сотни тысяч веществ, а здесь же нужную активность проявляло 12,5% выделенных пептидов.

Правда, дальнейшие испытания сократили список из четырех пептидов до одного. Исследования токсичности обнаруженных соединений in vitro показали, что три из четырех пептидов, проявляющих противовирусную активность, кроме вируса гриппа, к несчастью, разрушают еще и красные кровяные клетки человека. Тем не менее, четвертый пептид оказался не только безопасным для человека, но и, как было продемонстрировано в ходе дальнейших испытаний, смог блокировать рост и разрушать вирусы гриппа различных штаммов (строго говоря, трехпроцентная результативность при поиске подходящего фармакологически активного вещества в результате перебора природных веществ — тоже неплохо).

Новый пептид был назван «урумином» в честь традиционного для индийской провинции Керала, в которой водится H. bahuvistara и в которой было сделано открытие, меча-пояса уруми. Это оружие, которое традиционно изготавливали только в Керале, представляет собой несколько острых полос чрезвычайно гибкой стали длиной до полутора метров, прикрепленных к деревянной рукояти. Возможно, выбор названия был продиктован тем, что мастера рукопашного боя могут совершенно неожиданно достать меч-плеть уруми и нанести им смертельный неотразимый удар — точно так же, как и пептид урумин оказался смертельным оружием против вирусов гриппа, да и появление этого противовирусного оружия оказалось неожиданным. Состоит урумин из 27 аминокислотных остатков. В лаборатории он смог нейтрализовать десятки различных штаммов гриппа, от «архивных» штаммов 1934 года до современных.

Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, наглядно показывают, что после взаимодействия с пептидом вирус гриппа разрушается (рис. 2).

Исследования на лабораторных мышах также показали, что при введении урумина заболеваемость гриппом по сравнению с контрольной группой, обходившейся без пептида, резко сокращается.

Детальный механизм, лежащий в основе противовирусной активности пептида лягушки, еще изучается, но уже ясно, что урумин работает, взаимодействуя с гемагглютинином (см. Hemagglutinin) — поверхностным белком вируса гриппа, обеспечивающим способность вируса присоединяться к клетке-хозяину (разновидности этого белка и определяют принадлежность вируса определенной группе, например, Н1). Вероятнее всего, урумин, связываясь с гемагглютинином вируса гриппа, дестабилизирует вирус, после чего последний разрушается.

Более точное изучение механизма действия, возможно, позволит значительно упростить применение пептида в качестве противовирусного средства. Так, если за разрушение вируса отвечают не все 27 аминокислотных остатков урумина, можно будет получить синтетический пептид, имитирующий строение обладающей противовирусной активностью части, — такое соединение будет получать проще, чем выделять его из природных источников. Впрочем, если окажется, что для разрушения вируса гриппа нужны все аминокислотные остатки, а урумин покажет себя безопасным и для животных, и для человека, его вряд ли будут получать, щекоча лягушек током.

Подготовлено по материалам: David J. Holthausen, Song Hee Lee, Vineeth T. V. Kumar, Nicole M. Bouvier, Florian Krammer, Ali H. Ellebedy, Jens Wrammert, Anice C. Lowen, Sanil George, Madhavan Radhakrishna Pillai, Joshy Jacob. An Amphibian Host Defense Peptide Is Virucidal for Human H1 Hemagglutinin-Bearing Influenza Viruses // Immunity. V. 46. P. 587–595. DOI: 10.1016/j.immuni.2017.03.018.

Аркадий Курамшин

Источники:

1. elementy.ru