Гуминовые вещества почвы способны бороться с вирусными инфекциями



Микрофотографии вируса клещевого энцефалита при разной кислотности
Stiasny et al. / PLoS Pathog, 2019

Группа российских ученых исследовала структуру биологически активных компонентов почвы, способных бороться с вирусными заболеваниями. Они опубликовали статью в Scientific Reports о новом компьютерном методе, позволяющем изучать противовирусную активность гуминовых веществ, входящих в состав почвы. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

Противовирусная терапия представляет собой актуальную проблему фармакологии. Вирусы мутируют так часто, что постоянно возникает острая необходимость в разработке новых лекарственных препаратов, а против некоторых вирусных инфекций лечение до сих пор не найдено. К ним относится клещевой энцефалит, который вызывают представители рода Flavivirus. Это заболевание особенно широко распространено в Европе и России, поэтому на поиск способов лечения энцефалита направлены многие исследования. В разработке лекарств активно используются натуральные вещества, существующие в природе, благодаря их выраженной физиологической активности и доступности. Считается, что они обладают структурами, которые специфично взаимодействуют с различными биомолекулами (белками, липидами и углеводами).

Гуминовые вещества (ГВ) — это сложные природные смеси, образующиеся при разложении биомассы, оседающей в почве. Основные компоненты ГВ — растительные биомолекулы, входящие в состав клеточной стенки. Есть множество исследований, доказывающих, что эти вещества обладают широким спектром биологической активности. Органические кислоты, входящие в состав ГВ, обладают антибактериальными, противовирусными и противовоспалительными свойствами. Тем не менее структура многих компонентов ГВ, способных взаимодействовать с молекулярными мишенями, до сих пор не известна, что делает их интересным объектом изучения.

Авторы статьи исследовали противовирусную активность восьми образцов ГВ, выделенных из торфа и угля, а также двух синтетических гуминоподобных материалов. Они определили молекулярные составы соответствующих образцов с помощью методов масс-спектрометрии. При анализе молекулы веществ ионизуются и разделяются по массам в электромагнитных полях. Зная массы компонентов исходного вещества, ученые моделировали их возможную молекулярную структуру. Противовирусную активность веществ, выделенных из почвы, определяли по их влиянию на скорость размножения вируса клещевого энцефалита (TBEV) и нескольких энтеровирусов (EV), размножающихся в пищеварительной системе и к которым относится, например, вирус полиомиелита. Выяснилось, что образцы естественного ГВ замедляли размножение TBEV уже в концентрации 1 мкг / мл, но не влияли на размножение EV. Такое специфическое взаимодействие с определенными группами вирусов — важный характеристический признак вещества.

«Сведения о химической структуре и биологической активности различных веществ получают ученые со всего мира. Для накопления этой информации были созданы специальные базы данных, и одной из крупнейших является база ChEMBL, которую мы и использовали. Основной результат этого этапа исследований — разработка хемоинформационного подхода для анализа биоактивных компонентов ГВ и изучения возможных структур, соответствующих молекулярным формулам. Метод значительно упростил сравнение результатов экспериментов с данными базы ChEMBL. В итоге нам удалось практически однозначно интерпретировать результаты масс-спектрометрии», — заключает руководитель проекта Евгений Николаев, доктор физико-математических наук, профессор Сколковского института науки и технологий и МФТИ, руководитель Центра масс-спектрометрии Российской академии наук.