Соединение MKV3 нарушило транспорт меди и сделало бактерии и раковые клетки уязвимее

Учёные из Университета Миссури идентифицировали первое химическое вещество, способное блокировать ключевой тип белков, управляющих транспортом меди в клетках. В лабораторных экспериментах это сделало устойчивые к антибиотикам бактерии и раковые клетки более уязвимыми. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Данная публикация носит информационный характер и не является медицинской рекомендацией. Результаты получены на лабораторных моделях и требуют дальнейшей проверки.

Медь как оружие иммунной системы

Медь необходима для жизни: она участвует в работе ферментов, влияет на энергетический обмен и формирование тканей. Но в избытке медь токсична. Поэтому клетки используют специализированные белки-транспортёры, которые контролируют как доставку меди к нужным ферментам, так и её выведение при накоплении.

Иммунная система применяет именно это свойство, направляя повышенные концентрации меди в очаги инфекции: бактерии начинают буквально «купаться» в токсичном металле. В ответ микробы активируют собственные насосы, откачивающие медь из клетки, — и тем самым выживают.

Команда профессора Майкла Петриса обнаружила соединение MKV3, которое блокирует именно эти медь-экспортирующие насосы — белки семейства P1B-ATPase. Механизм действия: MKV3 присоединяется к консервативному «кармашку» входа медного иона в белок, препятствуя как доставке меди к ферментам, так и её выведению из клеток.

Что показали лабораторные эксперименты

Исследование проводилось на клеточных культурах и модельных организмах (бактерии E. coli, дрожжи, растения, рыбки данио и клетки млекопитающих). Авторы установили:

• MKV3 связывается с человеческими белками ATP7A и ATP7B с нанамолярной аффинностью — высокой даже по меркам перспективных препаратов.
• В бактериях подавление медь-экспортного насоса CopA лишало микробов возможности избавляться от токсичных уровней меди, повышая их уязвимость.
• В раковых клетках нарушение медного гомеостаза влияло на работу медьзависимых ферментов, связанных с ростом опухоли.
• Эффект воспроизводился у эволюционно далёких организмов — от бактерий до позвоночных, — что указывает на высокую консервативность мишени.

Раннестадийное открытие

Авторы прямо указывают: MKV3 — это ранняя доклиническая находка, которая требует значительного дополнительного тестирования перед любым применением в медицине. Речь идёт о доказательстве концепции: показано, что данный класс белков вообще можно подавить малой молекулой, и определён участок связывания.

Потенциальные направления применения, которые предстоит изучить в будущем: усиление активности антибиотиков против резистентных штаммов, новые подходы к лечению онкологических заболеваний с повышенной зависимостью от медного метаболизма, а также возможные инструменты в агрономии (грибковые патогены растений также используют P1B-ATPase).

Читайте также по теме: резистентных бактериях домашних животных.

На основе работы подана патентная заявка Университета Миссури.