Российские ученые выяснили механизм действия природного антибиотика, выделяемого почвенными бактериями, и который может экологически безопасно защищать сельскохозяйственные растения от вредителей, сообщило РИА Новости со ссылкой на Российский научный фонд (РНФ).
Российские ученые выяснили механизм действия природного антибиотика, выделяемого почвенными бактериями, и который может экологически безопасно защищать сельскохозяйственные растения от вредителей, сообщило РИА Новости со ссылкой на Российский научный фонд (РНФ).
Ежегодно немалая часть урожая агрокультур теряется из-за болезней, вызываемых фитопатогенами, — болезнетворными грибками и бактериями. Сейчас для защиты сельскохозяйственных культур используют не только синтетические агрохимикаты — пестициды, многие из которых причиняют вред природе и здоровью человека, но и микробиологические средства. Защитные свойства таких препаратов основаны на конкуренции между полезными и фитопатогенными микроорганизмами. Бактерии, живущие на корнях растений, вырабатывают различные антибиотики, чтобы избавиться от конкурентов, и тем самым защищают растение.
Одно из таких веществ, макролактин А, выделяет почвенная бактерия вида Bacillus velezensis — широко распространенный представитель нормальной микробиоты растений. Макролактин А известен тем, что замедляет рост широкого круга бактерий, среди которых микробы, вызывающие болезни растений, животных и человека. Кроме того, это соединение обладает противовоспалительным и противоопухолевым действием. Однако было неизвестно, на какие структуры или биохимические процессы в клетках бактерий воздействует антибиотик. При этом понимать механизм действия вещества необходимо, чтобы разрабатывать эффективные препараты, которые целенаправленно воздействуют на патогены, преодолевают устойчивость микробов и оказывают минимальное воздействие на клетки организма-хозяина.
Коллектив российских ученых определил молекулярный механизм действия макролактина А на клетки бактерий и человека. Для этого группа из Тюменского государственного университета (Тюмень) выделила антимикробное вещество из продуктов обмена веществ бактерии Bacillus velezensis. Затем ученые из Казанского научного центра РАН (Казань) и Казанского федерального университета (Казань) исследовали вещество с помощью ядерного магнитно-резонансного спектрометра — прибора, который, воздействуя на молекулу сильным магнитным излучением, позволяет определить, какие атомы и в каком количестве ее составляют. Ученые подтвердили, что выделенный антибиотик представляет собой макролактин А. Группа из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) определила, что макролактин А подавляет синтез белков в бактериальных клетках.
Далее авторы работы в числе прочего исследовали действие этого антибиотика на 20 разных видов живых микроорганизмов. Эксперименты показали, что у некоторых бактерий макролактин А лишь угнетал процесс размножения, тогда как других убивал.
Ученые также протестировали действие макролактина А на выращенные в лаборатории клетки человеческой кожи. Эксперименты подтвердили низкую токсичность вещества, сравнимую с его ближайшим аналогом — азитромицином, который широко используется в медицине, например, для лечения бронхитов. То, что макролактин А потенциально безвреден для человека, позволит использовать антибиотик при разработке безопасных препаратов для защиты растений в сельском хозяйстве, отмечают исследователи.
"Полученные результаты вносят значительный вклад в развивающуюся теорию о функциональной роли антибиотиков в микробном мире. Как вещество, замедляющее биосинтез белка, этот антибиотик может изменять белковый состав микробиоты в конкретной среде обитания, например, почве. Дальнейшие детальные исследования позволят спрогнозировать, какое экологическое влияние могут оказывать новые подобные антибиотики", — отметил участник проекта, поддержанного грантом РНФ, заведующий лабораторией антимикробной резистентности ТюмГУ Алексей Васильченко.
В исследовании также принимали участие сотрудники Сколковского института науки и технологий (Москва) и Научно-исследовательского института биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича (Москва).