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.
