Сотрудники научно-исследовательской лаборатории «Структурная биология» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Московского физико-технического института в сотрудничестве с коллегами из Франции, Нидерландов и США выявили новые участки в структуре рибосомы Candida albicans, которые станут мишенями для селективных терапевтических препаратов нового поколения.

Работа велась в рамках междисциплинарного гранта президентской программы Российского научного фонда «Структурные основы белоксинтезирующего аппарата Candida albicans».

Методом криоэлектронной микроскопии учеными была впервые определена структура рибосомы C. albicans с высоким разрешением (2,3 Å), а также структуры комплексов рибосомы с известными антибиотиками: циклогексимидом, филлантозидом, анизомицином и бластицидином S. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

«Candida albicans – наиболее часто встречающийся патогенный грибок, возбудитель множества поверхностных (поражающих кожные или слизистые покровы) и внутренних (кандидоз) инфекций. Его устойчивость к современным противогрибковым препаратам постоянно усиливается. Лечение кандидоза требует применения дорогостоящих препаратов и в большинстве случаев не гарантирует полного избавления от болезни. Это связано со способностью дрожжеподобных грибов вырабатывать устойчивость к современным лекарственным препаратам», – объяснил руководитель гранта РНФ, старший научный сотрудник НИЛ «Структурная биология» Шамиль Валидов.

По словам ученого, в результате терапии зачастую возникают серьезные побочные эффекты, связанные с тем, что клеточные мишени дрожжей и человека очень схожи.

«Действие более 40 процентов антибиотиков направлено на блокировку работы рибосомы – биологической молекулярной машины, ответственной за синтез белка в клетке. У высших организмов (в том числе человека и грибка) рибосомы во многом схожи, поэтому действие антибиотиков может влиять не только на метаболизм патогена, но и клетки человека. В результате появляются побочные эффекты», – рассказал Шамиль Завдатович.

Он добавил, что инфекции Candida albicans очень распространены и особенно опасны для людей со сниженным иммунитетом.

«Нами были обнаружены специфичные по своему строению участки Е-сайта рибосомы Candida albicans по сравнению с человеческой рибосомой, что открывает возможность для разработки нового селективного ингибитора, блокирующего работу рибосомы кандиды. Кроме того, нам удалось объяснить причину устойчивости Candida albicans к антибиотику циклогексимиду», – пояснил доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИЛ «Структурная биология» Константин Усачев.

Было выяснено, что у Candida albicans, в отличие от дрожжей или человека, есть замена всего одной аминокислоты в молекуле белка, который входит в состав рибосомы и чья боковая цепочка расположена рядом со связывающим препарат «карманом». Поэтому циклогексимид не может взаимодействовать со своей мишенью и заблокировать ее работу. Отличие в расположении атомов «кармана» Candida albicans позволит изменить структуру молекулы антибиотика таким образом, чтобы он мог избирательно связываться с рибосомами грибков, сообщил К.Усачев.   

Он отметил, что полученные данные сделают возможным разработку новых высокоселективных противогрибковых препаратов, действующих на характерные для Candida albicans участки рибосомы.