Российские ученые показали, что полисахариды из тихоокеанских красных водорослей способны подавлять вирусное заражение клеток. Уникальная структура позволяет этим полимерам работать наравне с их маленькими производными-олигосахаридами, специфично подавляя проникновение в клетки определенных патогенов, в том числе и ВИЧ. Результаты работы, поддержанной грантом российского научного фонда (РНФ), помогут в разработке новых препаратов против вирусных инфекций. Исследование опубликовано на страницах International Journal of Molecular Sciences.
Красные водоросли, широко распространенные на тихоокеанском российском побережье, содержат уникальные по своей структуре сульфатированные полисахариды каррагинаны. Благодаря особенностям своего строения они обладают важными свойствами, такими как иммуномодулирующая, противовоспалительная, эндотоксин-нейтрализующая и антивирусная активности», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Ирина Ермак, доктор химических наук, главный научный сотрудник Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г. Б. Елякова ДВО РАН.
Сотрудники ТИБОХ ДВО РАН (Владивосток) вместе с французскими коллегами доказали сложную структуру каррагинана, выделенного из красной водоросли Tichocarpus crinitus, собранной в Японском море. С помощью специфических ферментов ученые получили низкомолекулярные производные каррагинана — олигосахариды. Они изучили их масс-спектрометрией, используя современный метод «мягкой» ионизации, основанный на воздействии на матрицу с анализируемым олигосахаридом импульсами лазерного излучения. Таким образом ученым удалось выявить участки, устойчивые к действию ферментов, и установить, из каких ключевых фрагментов состоят производные каррагинанов.
Знание полной структуры полисахарида позволило приступить к изучению его физиологического действия. Совместно с коллегами из Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН (Москва) ученые провели оценку антивирусной активности этого полисахарида и его низкомолекулярных производных-олигосахаридов. Для этого вместо реальных вирусов были использованы вирусные векторы в сочетании с белками оболочек разных вирусов: вируса везикулярного стоматита, вируса иммунодефицита человека HIV-1 и ретровируса мыши Mus caroli. Эти частицы содержали флуоресцентные маркерные белки, что позволило выявлять зараженные клетки по их свечению. В качестве клеток ученые использовали Т-лимфоциты, которые обычно атакует ВИЧ.
Противовирусный эффект полисахарида и его олигосахаридов начинался с минимальных наномолярных и совершенно нетоксичных для клеток концентраций, что демонстрирует их активность и безопасность. Каррагинан и его олигосахариды, добавленные в очень низкой концентрации, вызывали значительное снижение количества инфицированных клеток. Это эффект становился более выраженным, когда в культуральную среду добавляли больше полисахарида.
Оказалось, что каррагинан и его олигосахариды проявляют специфичность к определенным вирусным белкам и, соответственно, с разной эффективностью действуют на возбудителей. Полисахарид существенно подавляет инфицирование клеток вирусом иммунодефицита и ретровирусом (в 10 и 7 раз соответственно) и оказывает менее выраженное действие на везикулярный вирус стоматита.
Ирина Ермак подводит итог:
Отсутствие токсичности и высокая противовирусная активность в малых концентрациях каррагинана и его низкомолекулярного производного открывают большой потенциал этих веществ в качестве противовирусных средств, в частности против вируса иммунодефицита. Мы продолжаем изучение полисахаридов водорослей на различных моделях и уже получили обнадеживающие результаты по их антигерпетической активности. Поддержка со стороны РНФ позволяет надеяться на продолжение этих работ не только на различных клеточных линиях, но и на экспериментальных животных. В перспективе это может открыть возможность медицинского применения столь интересных по физиологическому действию и уникальных по структуре и физико-химическим свойствам морских полисахаридов.
