В слизистых оболочках организма есть белки, называемые лектинами, которые связываются с сахарами на поверхности клеток. Команда ученых под руководством профессора химии Массачусетского технологического института (MIT) Лоры Киссинг обнаружила, что один из таких белков, интелектин-2, укрепляет слизистую оболочку и обеспечивает широкоспектральную защиту от вредных бактерий в желудочно-кишечном тракте.

Механизм действия интелектина-2

Интелектин-2 связывается с молекулой сахара галактозы, которая находится на бактериальных мембранах, что приводит к их захвату и торможению роста. В конечном итоге захваченные микроорганизмы разрушаются, что указывает на то, что белок может убивать их, нарушая целостность их мембран. Кроме того, он помогает укрепить защитный слой кишечника, связываясь с галактозой в слизях, составляющих слизь.

«Замечательно, что интелектин-2 работает двумя взаимодополняющими способами. Он помогает стабилизировать слой слизи, и если этот барьер нарушается, он может直接 нейтрализовать или сдерживать бактерии, которые начинают вырываться», - говорит Киссинг, проводившая исследование с коллегами, включая Аманду Дуган, бывшего постдока и исследователя MIT, и Дипсинга Сянгтана, кандидата наук.

Перспективы использования интелектина-2

Поскольку интелектин-2 может нейтрализовать или уничтожать патогены, такие как Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae, которые часто трудно лечить антибиотиками, он может быть адаптирован в качестве антимикробного агента, считают исследователи. Восстановление желаемых уровней интелектина-2 также может помочь людям с расстройствами, такими как воспалительное заболевание кишечника, у которых может быть слишком мало этого белка (что потенциально ослабляет слизистый барьер) или слишком много (что убивает полезные бактерии кишечника).

«Использование человеческих лектинов в качестве инструментов для борьбы с антибиотикорезистентностью открывает фундаментально новую стратегию, основанную на наших собственных врожденных иммунных защитных механизмах», - говорит Киссинг. «Использование белков, которые организм уже использует для защиты от патогенов, является убедительным и направлением, которое мы正在 преследовать».

Embedded in the body’s mucosal surfaces, proteins called lectins bind to sugars found on cell surfaces. A team led by MIT chemistry professor Laura Kiessling has found that one such protein, intelectin-2, both helps fortify the mucosal barrier and offers broad-spectrum protection against harmful bacteria found in the GI tract. 

Intelectin-2 binds to a sugar molecule called galactose that is found on bacterial membranes, the team found, trapping the bacteria and hindering their growth; the trapped microbes eventually disintegrate, suggesting that the protein is able to kill them by disrupting their cell membranes. It also helps strengthen the intestine’s protective lining by binding to the galactose in the mucins that make up mucus.

“What’s remarkable is that intelectin-2 operates in two complementary ways. It helps stabilize the mucus layer, and if that barrier is compromised, it can directly neutralize or restrain bacteria that begin to escape,” says Kiessling, who conducted the study with colleagues including Amanda Dugan, a former MIT postdoc and research scientist, and Deepsing Syangtan, PhD ’24.

Because intelectin-2 can neutralize or eliminate pathogens such as Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae, which are often difficult to treat with antibiotics, it could someday be adapted as an antimicrobial agent, the researchers say. Restoring desirable levels of intelectin-2 could also help people with disorders such as inflammatory bowel disease, who may have either too little of it (potentially weakening the mucus barrier) or too much (killing off beneficial gut bacteria).

“Harnessing human lectins as tools to combat antimicrobial resistance opens up a fundamentally new strategy that draws on our own innate immune defenses,” Kiessling says. “Taking advantage of proteins that the body already uses to protect itself against pathogens is compelling and a direction that we are pursuing.”