Биоинформатика поможет создавать новые антибактериальные препараты

Из генома человеческих комменсальных микроорганизмов были выделены участки, кодирующие малые молекулы. Одной из них оказалась молекула тиопептида, вещества, сходного с антибактериальным препаратом, который в настоящее время изучается в клинических исследованиях. Авторы рассматривают свою биоинформационную методику как новый путь создания новых лекарственных средств и способ изучения микробиома.

Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско (University of California, San Francisco) создали самообучающийся алгоритм, при помощи которого в геноме выделялись кластеры биосинтетических генов, кодирующих малые молекулы. Они применили его для анализа генетической информации комменсальных бактерий человека. В микробиоме было выделено 3118 кластеров. Были представлены все семейства малых молекул, в том числе сложные поликетиды и нерибосомальные пептиды. Все это указывает на огромный потенциал к созданию новых антибактериальных препаратов. Еще одно важное применение методики состоит в изучении взаимодействия микроорганизмов между собой и с организмом хозяина. Практически все эти взаимодействия опосредованы малыми молекулами. Таким образом, можно будет понять, как микробиом влияет на состояние организма человека.

В ходе работы было обнаружено, что одна из молекул, продуцируемых комменсальными микроорганизмами, сходна с изучаемым в настоящее время антибактериальным препаратом группы тиопептидов. Эта молекула, лактоциллин, была выделена из важного представителя флоры влагалища — Lactobacillus gasseri. Была показана ее активность в отношении грамм-положительных патогенов, и было доказано, что она секретируется бактериями in vivo. Препараты, содержащие лактоциллин, можно применять, например, при кожных инфекциях, вызванных Staphylococcus aureus.

В исследовании впервые был проведен активный поиск потенциальных лекарственных молекул в микробиоме человека, и была отработана методика изучения взаимодействий микроорганизмов.