Хлеб, пирожные, конфеты, соусы и даже батончики-мюсли, которые считаются полезными снеками, содержат глютен. Этот растительный белок есть в пшенице, ячмене и ржи. Он помогает тесту подниматься и сохранять свою форму, а выпечка приобретает приятную текстуру. В небольших количествах глютен безвреден и служит источником витаминов В, D, железа и цинка. Однако, по данным ВОЗ, в мире непереносимостью глютена – целиакией – страдает до 2% населения. При этом чувствительность к белку, которая не связана с заболеванием, но может вызывать, например, усталость и головную боль, – достаточно распространенное явление.
Недавно российские ученые нашли ферменты, способные эффективно расщеплять глютен. Причем их обнаружили… у насекомых-вредителей, питающихся в основном злаками. Дальнейшие исследования должны быть направлены на создание уникального лекарственного препарата. Об этом порталу наука.рф рассказала соавтор проекта, ведущий научный сотрудник кафедры химии природных соединений химического факультета Московского государственного университета (МГУ) имени Ломоносова, профессор Ирина Филиппова.
Коктейль из двух ингредиентов
Чтобы белок в нашем организме легче усваивался, он должен расщепляться на как можно более мелкие фрагменты, вплоть до аминокислот – совсем маленьких соединений, которые попадают в кровь. Пшеничные продукты с большим количеством глютена – тяжелая пища, и наши ферменты могут оказаться не способны эффективно расщеплять сложные белки. В результате накапливаются крупные частицы. Это нарушает всасываемость полезных веществ и приводит к аллергическим реакциям.
Внимание специалистов привлекли личинки мучного жука вида Tenebrio molitor. Большой мучной хрущак, как его еще называют, – один из самых распространенных вредителей зерна и муки. Очевидно, у него должны быть ферменты, хорошо расщепляющие глютен в этих продуктах. Ученые решили проверить гипотезу и выяснили – такие соединения у насекомых действительно есть, это так называемый цистеиновый катепсин L. Он расщепляет связь, образованную одной из основных аминокислот в составе белка – глютамина – с высокой эффективностью.
Но одного соединения для будущего лекарства мало. Дело в том, что в глютене также много аминокислотных остатков пролина, а для них нужен особый фермент. И такой тоже нашли: в составе пищеварительного комплекса жуков есть пролин-специфичный фермент, участвующий в расщеплении глютена. По словам авторов работы, «коктейль» из этих двух элементов может стать основой первого отечественного препарата.
Электрофорез и двести личинок
Необходимые ферменты пришлось искать среди множества других, похожих, но не подходящих. Для этого использовали около двух сотен мучных жуков в стадии личинок – самой активной фазы развития, когда уровень различных соединений выше. С помощью серии процедур извлекали и определяли ферменты из пищеварительных каналов насекомых.
Например, один из стандартных в биохимии способов – электрофорез. На пластину со специальным гелем наносят каплю с ферментами и подводят к ней электрический ток. Белки равномерно распределяются по поверхности и образуют полосы, соответствующие тому или иному ферменту. И тут возникает вопрос: какой из них – тот самый? Чтобы это выяснить, ученые создали соединения, на которые действует нужный фермент, добавив к ним флуоресцентное вещество. Пластину вымачивали в растворе, и искомая полоса окрашивалась.
Есть еще один фактор, упростивший работу исследователей. Большой мучной хрущак – это насекомое с уже расшифрованным геномом. Без этой информации поиски и определение важных элементов дались бы намного сложнее.
«Катепсин был и ранее известен, это главный пищеварительный и самый активный фермент. Но никто не думал, что он обладает такой специфичностью и будет расщеплять белки по глютамину, играя здесь роль первой скрипки», – объясняет доктор химических наук Ирина Филиппова.
Перспективное направление
Лекарств, которые помогают гарантированно вылечиться от целиакии, в мире на данный момент нет. Несколько зарубежных препаратов пока только проходят клинические испытания. Также есть американское средство в форме биологически активной добавки (БАД). Пока единственный способ для пациентов поддерживать здоровье – соблюдать строгую безглютеновую диету. Однако помимо ограничения рациона больные целиакией могут страдать от нехватки витаминов и минералов. Болезнь в том числе является одной из причин нарушения всасывания железа в кишечнике и возникновения железодефицитной анемии (ЖДА), а также раннего остеопороза.
Проведенные учеными МГУ исследования носят фундаментальный характер. Российские специалисты научились создавать генно-инженерные аналоги ключевых компонентов для будущего препарата. Для развития проекта необходимо расширять материально-техническую базу и привлекать квалифицированных специалистов из других научных областей.
Авторы убеждены, что будущее – за энзимотерапией, когда вместе с пищей принимается препарат, помогающий расщеплять сложные пептиды – природные вещества, которые содержат аминокислоты. Такой метод позволит воздействовать на причину заболевания напрямую.
Анна Шиховец
