Ученые определили структуру антибактериального белка в молоке утконоса
Основной белок молока утконоса — белок MLP — обладает уникальным строением, не похожим на известные типы укладки белковой цепочки, выяснили австралийские ученые после расшифровки структуры белка методом рентгеноструктурного анализа. Белок MLP был найден только в молоке утконоса и ехидны и обладает антибактериальным эффектом. Исследование опубликовано в журнале Structural Biology Communications (разделе журнала Acta Crystallographica).
Система производства молока у яйцекладущих млекопитающих, к которым относятся утконосы и ехидны, сильно отличается от таковой остальных млекопитающих и является куда более примитивной. В частности, у «продвинутых» млекопитающих есть соски, позволяющие детенышам получать молоко более эффективно и стерильно. У утконосов сосков нет, и молоко выделяется из молочных желез просто на поверхность кожи в районе живота, откуда детенышам приходится его слизывать. Вероятно, по этой причине, состав молока утконосов значительно отличается от молока остальных млекопитающих.
Ранее австралийские исследователи показали, что молоко утконоса и ехидны обладает антибактериальным эффектом и уничтожает несколько видов патогенных микроорганизмов, в частности, золотистого стафилококка. Как оказалось, за антибактериальный эффект отвечает белок MLP (monotreme lactation protein), которым обогащено молоко.
Сотрудники биомедицинского отдела Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO) разработали систему экспрессии белка MLP в клетках млекопитающих, выделили его и определили структуру белка при помощи рентгеноструктурного анализа с разрешением 1,82 ангстрема.
Как выяснилось, MLP представляет собой мономер, состоящий из 12 альфа-спиралей с двумя небольшими бета-слоями. Сравнение его трехмерной структуры с базой данных известных белковых структур показало, что MLP обладает новым, неизвестным ранее типом укладки. Исследователи проверили активность выделенного белка в тесте на антимикробную активность и подтвердили его полную функциональность.
Несмотря на то, что в молоке яйцекладущих есть и другие белки с антибактериальными свойствами, характерные для всех млекопитающих, например, лактоферрин и лизоцим, MLP присутствует исключительно в «примитивном» молоке утконоса и ехидны. Возможно, определение структуры MLP поможет обнаружить неизвестные ранее уязвимости в клетках стафилококков, которые известны способностью развивать резистентность к широкому спектру антибиотиков, и разработать новые препараты для борьбы с устойчивыми бактериями.
Помимо необычного состава молока, утконосы отличаются множеством уникальных особенностей — например, они ядовиты и обладают органами электрорецепции. Подробнее прочитать об этих удивительных животных можно в нашем материале.
Дарья Спасская
С помощью модуляции дофаминовой сигнализации
Американские ученые разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Введение этого вектора макакам-резусам с симптомами алкоголизма снижало вероятность злоупотребления алкоголя в течение года. Как сообщается в журнале Nature Medicine, такое изменение в поведении сопровождалось нейрофизиологическими модуляциями дофаминовой сигнализации в прилежащем ядре, которая обычно страдает при хроническом употреблении алкоголя. Несмотря на то, что расстройства, связанные с употреблением алкоголя, наносят огромный экономический и социальный ущерб, существует лишь несколько эффективных фармакотерапевтических средств. При этом не существует подходов, которые бы непосредственно воздействовали на лежащие в основе адаптации нейронные контуры, которые формируются при длительном употреблением алкоголя и лежат в основе алкогольной зависимости. Команда ученых под руководством Кристофа Банкевича (Krystof Bankiewicz) из Университета штата Огайо исследовала, как на эти схемы мог бы повлиять глиальный нейротрофический фактор (GDNF), поскольку известно, что он принимает непосредственное участие в регуляции дофаминергических нейронов (они непосредственно связаны с развитием алкоголизма). Для этого авторы разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий GDNF. Поскольку неспособность длительно отказываться от алкоголя и неспособность сократить количество потребляемого алкоголя выступают двумя основными проблемами у людей с алкогольной зависимостью, ученые смоделировали такое поведение у макак. Они многократно повторяли циклы ежедневного опьянения с последующим воздержанием от алкоголя. Когда необходимые паттерны поведения были достигнуты, макаки-резусы четыре недели пили воду вместо этанола. Затем каждой обезьяне в мозг вводили либо экспериментальный, либо контрольный вектор. Через два месяца макакам возобновили доступ к алкоголю на четыре недели. В общей сложности ученые шесть раз повторили циклы принудительного воздержания и повторного введения алкоголя, чтобы смоделировать подобные циклы. Экспериментальный вектор значительно снижал потребление алкоголя в периоды повторного введения алкоголя в течение года (р ≤ 0,001). Причем у макак из экспериментальной группы наблюдалось снижение максимальной дозы потребляемого алкоголя уже в первый день после абстиненции (р ≤ 0,0001). Магнитно-резонансная томография и гистологические исследования тканей мозга показали, что лечение вектором с GDNF восстанавливало дофаминергическую функцию в прилежащем ядре, которая обычно снижена в мезолимбической системе после хронического употребления алкоголя. Повышенная экспрессия GDNF увеличивала доступность и использование дофамина в пути вознаграждения макак до значений, сравнимых со здоровыми макаками. Это доклиническое исследование показывает возможность нового подхода к лечению алкоголизма — с помощью генной терапии. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение подробного профиля безопасности препарата у животных. Недавно мы рассказывали, что тягу к алкоголю (и другим веществам) можно зафиксировать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.