Антибіотикорезистентність основних збудників інфекційних захворювань є однією з найбільших проблем сучасної медицини і за визначенням ВООЗ – однією з основних загроз людству. Причиною зростаючої хвилі антибіотикорезистентності патогенних мікроорганізмів експерти називають безконтрольне застосування антибіотиків пацієнтами без призначення лікаря (самодіагностика та самолікування). Сьогодні, наприклад, з 115 розроблених основних антибіотиків 68 уже практично не діють.
Одним із шляхів вирішення даної проблеми є інтенсифікація розробки і впровадження нових антимікробних препаратів, яка може бути вирішена, зокрема, завдяки використанню сидерофорів.
Що ж це за речовини? Сидерофори – це структурно різноманітні, складні природні продукти, які зв’язують метали з надзвичайною специфічністю і в основному характеризуються високим рівнем спорідненості до іонів заліза.
Залізо є одним з найбільш важливих мікроелементів, необхідних для розвитку усіх організмів. Специфічне надходження елементарного заліза в клітину є критичним і для виживання мікробів, оскільки залізо міститься в цитохромах, фередоксинах та інших структурних елементах клітин мікроорганізмів. У звичайних умовах іони заліза в навколишньому середовищі мають низьку концентрацію, біодоступності якої не вистачає для оптимального росту мікроорганізмів. Як наслідок, бактерії і гриби виробили різноманітні стратегії поглинання і утилізації заліза в умовах його дефіциту. Вони синтезують залізоспецифічні хелатори – сидерофори, які здатні зв’язуватись із залізом і утворювати розчинні Fe3+ комплекси і транспортувати його всередину клітини. Там воно звільняється і може бути використане мікроорганізмом.
Наявність сидерофорів надає переваги у пристосованості тим видам мікроорганізмів, які їх використовують, покращуючи поглинання заліза і, більш того, позбавляючи заліза конкурентів, які не можуть використовувати комплекс сидерофори-залізо.
Ця цікава особливість сидерофорів може бути використана у боротьбі зі збудниками багатьох інфекційних захворювань, оскільки залізо має вирішальне значення для життєздатності мікробів і його зв’язування, тобто недоступність для патогенів, є одним із засобів, що може бути використаний у фармацевтичній біотехнології для розробки нових антимікробних засобів.
На основі сидерофорів створюються ряд синтетичних комплексних сполук, зокрема, це кон’югати сидерофорів з антибіотиками. Завдяки тому, що сидерофори легко потрапляють всередину клітини, оминаючи цитоплазматичну мембрану, кон’югати сидерофорів так само легко доставляють антибіотик в клітину, в результаті чого вона гине.
Ще одним досить цікавим способом, що може бути використаний для знешкодження патогенів в медицині, є використання сидерофорів як переносників не лише заліза, а й інших металів в токсичних для патогенних клітин концентраціях.
Сьогодні вчені по всьому світу продовжують вивчати сидерофори та їх вплив на мікроорганізми. Відкривають нові види цих сполук та описують їх властивості. Особливо активно ведуться дослідження застосування сидерофорів в медицині, оскільки розробка нових антимікробних препаратів є вкрай важливою в сучасному світі. І саме навчання у магістратурі кафедри біотехнології і мікробіології НУХТ дозволяє бути у тренді новинок фармацевтичної біотехнології та присвятити свою магістерську роботу вирішенню актуальних проблем сьогодення.
Магістрантка 2 року навчання спеціальності 162 «Біотехнології та біоінженерія» Тетяна ПІДГЕРСЬКА
