Биологически активные соединения из морского плесневого гриба Penicillium dimorphosporum повышают устойчивость клеток к высокотоксичному гербициду параквату, против которого до сих пор нет противоядия.
Гриб выделен из мягкого коралла, собранного в Южно-Китайском море во время экспедиции научно-исследовательского судна "Академик Опарин". Об открытии рассказали в журнале Marine Drugs ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г. Б. Елякова.
Что такое паракват, почему он так опасен? Это высокотоксичное для животных и человека соединение-гербицид. Около сотни стран, в том числе США, используют его для обработки посевов и борьбы с сорняками. В десятках стран, включая Россию, использовать ядовитое соединение запрещено. Проблема отравления людей паракватом широко известна, например, в Индии. Работники, которые трудятся на полях, рискуют получить опасную дозу вещества и погибнуть.
Специалисты ДВФУ вместе с российскими и зарубежными коллегами установили: соединения из морского гриба Penicillium dimorphosporum могут защитить от воздействия параквата. Эксперимент провели на клеточной линии нейробластомы. По происхождению это опухолевые клетки, на которых изучают нейропротекторную (защитную) активность потенциальных лекарственных средств.
"Мы взяли две группы клеток. Одну обработали паракватом и слабым раствором (около 1 микромоля на литр) соединений из морского гриба. Другую - только паракватом, - рассказала Олеся Журавлева, заведующая лабораторией биологически активных соединений Школы естественных наук ДВФУ. - В итоге, жизнеспособность клеток из первой группы увеличилась почти на 40 процентов по сравнению с клетками, обработанными только паракватом. В планах - выяснить, каким образом эти природные молекулы защищают клетку. Возможно, они действуют как антиоксиданты, и, вероятно, смогут защитить клетки от других токсичных веществ".
По словам исследователя, разработка многих природных соединений имеет один недостаток: в организме-продуценте, в том числе и в найденном морском грибе, их оказывается слишком мало для детального изучения.
Однако благодаря интересной особенности метаболизма, подмеченной учеными, этот момент можно обойти. Дело в том, что гриб "производит" множество разных соединений-изомеров. У них одинаковый элементный состав, но разное строение. Это похоже на своеобразное природное кривое зеркало: один и тот же набор атомов отражается многократно и по-разному, даря соединениям разные функции и оставив ученым возможность для их модификации. Тогда как обычно для живых организмов синтез большого числа изомеров не характерен.
"Мы планируем подробно изучать не само активное соединение, а его изомер, который гриб синтезирует в большом количестве, а мы сможем модифицировать до состояния активного вещества, - поясняет Олеся Журавлева. - Это весьма удачный ход, потому что вещество, которого мало, выделять из природного источника намного сложнее, чем модифицировать то, что уже есть в больших количествах. К примеру, гриб продуцирует 200 мг неактивного соединения, которое мы можем доработать, против всего лишь шести миллиграммов активного природного вещества. Многие лекарственные соединения получаются подобным полусинтетическим путем, что позволяет избежать сложного и дорогого полного синтеза".
На следующих этапах ученые планируют детально исследовать нейрозащитный механизм выделенных активных соединений, а также их потенциал в комбинации с другими препаратами. Есть гипотеза, что активные молекулы морского гриба могут усиливать действие некоторых известных лекарств.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. В исследовании приняли участие коллективы ДВФУ, Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова, Института химии ДВО РАН, а также иностранные специалисты из Германии и Вьетнама.