Биофизик РУДН смоделировал воздействие антисептиков на оболочку бактерий
Антисептики — препараты, которые нарушают внутренние процессы или внешние структуры патогенных микроорганизмов и тем самым приводят к их гибели. Например, спирт ломает важные строительные и регуляторные элементы бактерий и вирусов. Некоторые антисептики разрушают целостность бактериальной оболочки. Такие вещества эффективны против широкого спектра патогенных микроорганизмов, но конкретный механизм действия подобных антисептиков детально еще не изучен. Известны только общие особенности, например, что повреждения в оболочке бактерий получаются за счет того, что в молекулах антисептика есть электрически заряженные частицы. Биофизики создали компьютерную модель бактериальной оболочки и выяснили, как именно эти антисептики разрушают бактерии. Результаты помогут справиться с устойчивостью микроорганизмов к антисептикам.
«Ряд микробных патогенов, особенно связанных с внутрибольничными инфекциями, проявляют устойчивость к антисептикам. Понимание физических основ взаимодействия антисептиков и микроорганизмов жизненно важно для их эффективного использования и разработки более эффективных соединений», — говорит доктор физико-математических наук Илья Коваленко.
Биофизики построили модель бактериальной мембраны и «поместили» на нее молекулы четырех антисептиков — мирамистина, хлоргексидина, пиклоксидина и октенидина. Все они относятся к катионным антисептикам, то есть их молекулы несут положительный заряд. Предполагается, что он и разрушает мембрану бактерии. Однако, к удивлению исследователей, антисептики лишь незначительно изменили структуру мембраны, но не вызвали повреждения. Разрушения оболочки не происходило даже при увеличении концентрации антисептика с 1/24 до 1/4 по отношению к количеству липидов мембраны.
Разрушение мембраны произошло, только когда биофизики добавили в модель внешнее электрическое поле напряженностью 150 милливольт на нанометр. Мембрана начала перестраиваться, и вокруг молекул антисептика образовались поры. В эти изначально небольшие дырочки проникла вода — она расширила отверстия и «разодрала» мембрану. Такой эффект стал возможен благодаря тому, что около положительно заряженного антисептика мембрана стала тоньше — незаряженные молекулы мембраны стремились от него оттолкнуться. Неровность оболочки сделала ее уязвимее к внешним факторам и в конечном счете привела к гибели клетки.
«Мы исследовали взаимодействие нескольких заряженных антисептиков с модельной бактериальной мембраной и выяснили, что ключевым фактором формирования пор служат перестройки оболочки в обязательном присутствии электрического поля. Мы надеемся, что полученная модель поможет спрогнозировать влияние как известных, так и недавно открытых антисептиков на различные микроорганизмы», — Илья Коваленко.
Результаты опубликованы в The Journal of Physical Chemistry.
Статья в Indicator.ru
Продолжаем рассказывать о возможностях для студентов, которые хотят проявить себя как исследователи. Конкурс «Совместный старт» проводится ежегодно в весеннем семестре и ориентирован на поддержку молодёжных объединений. Его цель — помочь студенческим коллективам разработать инновационные и представительские проекты на основе проводимых в РУДН исследований, с перспективой участия в сторонних конкурсах, грантовых программах и научно-технических мероприятиях.
В аграрно-технологическом институте РУДН работает лаборатория агробиотехнологии и молекулярной генетики — место, где классическая агрономия встречается с современными молекулярными технологиями. Сегодня это уже целый научно-исследовательский комплекс: теплица с автоматизированными системами контроля микроклимата, лаборатории искусственного климата и фенотипирования, маркерной селекции и геномики, биохимии и гистологии растений, а также технологической оценки продукции растениеводства.
Коллектив кафедры органической химии факультета физико-математических и естественных наук РУДН получил грантовую поддержку университета на разработку многофункциональных производных пирролидина. Исследователи намерены создать соединения, сочетающие противовоспалительную, антибактериальную, противогрибковую, антиоксидантную и противоопухолевую активность в одной молекуле. Проект рассчитан на