Учёные ДВФУ нашли вещество-антидот в морской плесени

Ученые ДВФУ и ТИБОХ ДВО РАН выделили из морского плесневого гриба соединения, которые на 40% повышают устойчивость клеток к параквату, смертельно опасному для человека и животных гербициду.

Биологически активные соединения из морского плесневого гриба Penicillium dimorphosporum защищают клетки от высокотоксичного гербицида параквата, против которого нет противоядия, и, возможно, способны усиливать действие некоторых лекарств. Гриб выделен из мягкого коралла, собранного в Южно-Китайском море во время экспедиции на научно-исследовательском судне «Академик Опарин». Об открытии ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова рассказали в журнале Marine Drugs. 

Паракват – 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 в Индии. Крестьяне, которые работают на полях, рискуют получить опасную дозу вещества и погибнуть. 

Специалисты ДВФУ вместе с российскими и зарубежными коллегами установили, что соединения из морского плесневого гриба Penicillium dimorphosporum могут защитить от воздействия параквата. Эксперимент провели на клеточной линии нейробластомы. По происхождению это опухолевые клетки, на которых изучают нейропротекторную (нейрозащитную) активность потенциальных лекарственных средств.  

«В очень малой концентрации, около одного микромоля на литр, найденные соединения увеличивали жизнеспособность клеток, обработанных паракватом, почти на 40 процентов по сравнению с клетками, обработанными только паракватом. В ходе дальнейших исследований мы хотим подробнее выяснить, каким образом эти природные молекулы защищают клетку. Возможно, они действуют как антиоксиданты, и, вероятно, они также могут защитить клетки от других токсичных веществ», ­– рассказала Олеся Журавлева, кандидат химических наук, заведующая лабораторией биологически активных соединений Школы естественных наук ДВФУ. 

По словам исследователя, многие природные соединения имеют тот недостаток, что в организме-продуценте их оказывается слишком мало для детального изучения. 

В этом смысле морской гриб Penicillium dimorphosporum не исключение: непосредственно активных соединений он производит недостаточно. Однако благодаря интересной особенности метаболизма гриба, подмеченной учеными, ограничение можно обойти. Дело в большом разнообразии соединений-изомеров, которые продуцирует гриб. Они имеют одинаковый элементный состав, но разное строение. Это похоже на своеобразное природное кривое зеркало, где один и тот же набор атомов многократно и по-разному отразился, подарив соединениям разные функции и оставив ученым возможность для их модификации. Обычно для живых организмов синтез большого числа изомеров не характерен. 

 «В этой связи 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. 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», — отметила Олеся Журавлёва. 

На следующих этапах, ученые планируют детально исследовать нейрозащитный механизм выделенных активных соединений, а также их потенциал в комбинации с другими препаратами. Согласно возникшей гипотезе, активные молекулы морского гриба могут усиливать действие некоторых известных лекарств. 

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 19-74-10014). В исследовании приняли участие коллективы ДВФУ, Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова (ТИБОХ ДВО РАН), Института химии ДВО РАН, а также иностранные специалисты из Университетского медцентра Гамбург –Эппендорф (Германия), Вьетнамской академии наук и технологий (Институт научных исследования и прикладных технологий Нячанга). 

Мировой
океан – одно их приоритетных направлений научно-исследовательской работы, зафиксированное
в программе развития ДВФУ до 2029 года. Ученые университета не только ведут
исследования лекарственных соединений морского происхождения, но также
разрабатывают инженерные решения для арктических ледовых платформ (разведка и
добыча полезных ископаемых), подводной робототехники, подледной связи.