Синтетичні полімери антимікробних пептидів
Синтетичні полімери антимікробних пептидів (англ. structurally nanoengineered antimicrobial polypeptide polymers, SNAPPs) — тип штучно розроблених синтетичних антимікробних пептидів. Розробка таких полімерів як потенційного засобу лікування бактеріальних захворювань є дуже перспективною.[1] Дослідження використовує новий підхід до боротьби з бактеріями: замість того, щоб отруювати їх, як це роблять антибіотики, полімери та інші антимікробні пептиди розривають бактерії на частини.[2]
Структура[ред. | ред. код]
Структура синтетичних полімерів антимікробних пептидів нагадує зірку. В її основі лежить багатофункціональний ініціатор полі(амідоамін) з 16 або 32 первинними амінами. Амінокислоти лізин та валін полімеризуються на N-кінці серцевинної частини з утворенням або S16 (16 плечей полімеру), або S32 (32 плеча полімеру).[3] Полімеризовані пептидні ланцюги призводять до утворення кількох позитивно заряджених первинних катіонів амонію, які допомагають прикріплювати негативно заряджений кінець фосфоліпідного подвійного шару.[3]
Існує кілька відомих типів зірчастих структур, що базуються на складі та послідовності, розподілі полімеру плеча, відмінностях у видах плечей, функціональному розміщенні, природі та розмірі серцевинної частини. Описані три відомі підходи, доступні для синтезу пептидних полімерів у формі зірки: «основне ядро», «рука» та підхід «прищеплення». Кожен із цих підходів має свої переваги та недоліки.[4]
Механізм дії[ред. | ред. код]
Синтетичні полімери антимікробних пептидів дестабілізують структуру зовнішньої мембрани та цитоплазматичної мембрани грамнегативних бактерій, буквально розриваючи клітинну стінку та цитоплазматичну мембрану, що призводить до загибелі клітини. Полімери діють за допомогою унікального мультимодального механізму, що включає націлювання на ліпополісахариди, дестабілізацію/фрагментацію зовнішньої мембрани та нерегульований рух іонів через мембрани. Цей рух призводить до руйнування мембрани разом із гіперполяризацією та деполяризацією мембрани, що супроводжується окислювальним стресом і виробництвом активних форм кисню.[5]
Молекули полімерів ефективні проти бактерій, що характеризуються множинною стійкістю до лікарських засобів, причому дослідники не спостерігали виникнення резистентності серед багатьох поколінь бактерій.[3] Хоча жодних випробувань на людях ще не було схвалено, полімери випробували in vivo на моделі мишачого перитоніту, і було показано, що вони дуже селективні до клітинних стінок бактерій, залишаючи клітини ссавців неушкодженими. Випробувані види бактерій включають E. coli та K. pneumoniae, а також варіанти P. aeruginosa та A. baumannii.[3]
Використання[ред. | ред. код]
Багато достатньо простих методів було адаптовано для синтезу складних синтетичних полімерів антимікробних пептидів з необхідними розмірами та унікальними функціями. Їхні унікальні характеристики та властивості дозволяють використовувати їх в різних галузях, включаючи цільову доставку ліків[6], генотерапію[7], біовізуалізацію[8][9], конструювання кісткової тканини[10] та інше.[4]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ Nelson, Jake (13 вересня 2016). Researchers Discover An Antibiotic Replacement That's Kryptonite For Superbugs. Huffpost Tech. The Huffington Post. Процитовано 23 жовтня 2016.
- ↑ Murnane, Kevin (5 жовтня 2016). Researchers Nanoengineer Kryptonite For Antibiotic Resistant Superbugs. Forbes (англ.). Процитовано 23 жовтня 2016.
- ↑ а б в г Lam, Shu J.; O'Brien-Simpson, Neil M.; Pantarat, Namfon; Sulistio, Adrian; Wong, Edgar H. H.; Chen, Yu-Yen; Lenzo, Jason C.; Holden, James A.; Blencowe, Anton (2016). Combating multidrug-resistant Gram-negative bacteria with structurally nanoengineered antimicrobial peptide polymers. Nature Microbiology. 1 (11): 16162. doi:10.1038/nmicrobiol.2016.162. PMID 27617798.
- ↑ а б Ramamurthy, Ronisha; Mehta, Chetan H.; Nayak, Usha Y. (2021-08). Structurally nanoengineered antimicrobial peptide polymers: design, synthesis and biomedical applications. World Journal of Microbiology and Biotechnology (англ.). Т. 37, № 8. с. 139. doi:10.1007/s11274-021-03109-z. ISSN 0959-3993. PMC 8286942. PMID 34278535. Процитовано 23 жовтня 2022.
{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) - ↑ Kohanski, Michael A.; Dwyer, Daniel J.; Collins, James J. (2010-06). How antibiotics kill bacteria: from targets to networks. Nature Reviews Microbiology (англ.). Т. 8, № 6. с. 423—435. doi:10.1038/nrmicro2333. ISSN 1740-1526. PMC 2896384. PMID 20440275. Процитовано 23 жовтня 2022.
{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) - ↑ Sulistio, Adrian; Lowenthal, Justin; Blencowe, Anton; Bongiovanni, Marie N.; Ong, Lydia; Gras, Sally L.; Zhang, Xiaoqing; Qiao, Greg G. (10 жовтня 2011). Folic Acid Conjugated Amino Acid-Based Star Polymers for Active Targeting of Cancer Cells. Biomacromolecules (англ.). Т. 12, № 10. с. 3469—3477. doi:10.1021/bm200604h. ISSN 1525-7797. Процитовано 23 жовтня 2022.
- ↑ Lam, Shu Jie; Sulistio, Adrian; Ladewig, Katharina; Wong, Edgar H. H.; Blencowe, Anton; Qiao, Greg G. (2014). Peptide-Based Star Polymers as Potential siRNA Carriers. Australian Journal of Chemistry (англ.). Т. 67, № 4. с. 592. doi:10.1071/CH13525. ISSN 0004-9425. Процитовано 23 жовтня 2022.
- ↑ Wang, Kewei; Peng, Hui; Thurecht, Kristofer J.; Puttick, Simon; Whittaker, Andrew K. (2014). Biodegradable core crosslinked star polymer nanoparticles as 19 F MRI contrast agents for selective imaging. Polym. Chem. (англ.). Т. 5, № 5. с. 1760—1771. doi:10.1039/C3PY01311A. ISSN 1759-9954. Процитовано 23 жовтня 2022.
- ↑ Adkins, Chinessa T.; Dobish, Julia N.; Brown, Clifford S.; Mayrsohn, Brian; Hamilton, Sharon K.; Udoji, Felicia; Radford, Kelly; Yankeelov, Thomas E.; Gore, John C. (10 січня 2012). High relaxivity MRI imaging reagents from bimodal star polymers. Polymer Chemistry (англ.). Т. 3, № 2. с. 390—398. doi:10.1039/C1PY00474C. ISSN 1759-9962. Процитовано 23 жовтня 2022.
- ↑ Mota, Carlos; Puppi, Dario; Dinucci, Dinuccio; Gazzarri, Matteo; Chiellini, Federica (2013-07). Additive manufacturing of star poly(ε-caprolactone) wet-spun scaffolds for bone tissue engineering applications. Journal of Bioactive and Compatible Polymers (англ.). Т. 28, № 4. с. 320—340. doi:10.1177/0883911513490341. ISSN 0883-9115. Процитовано 23 жовтня 2022.