Ученые Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г. Б. Елякова ДВО РАН вместе с российскими и французскими коллегами выяснили, что полисахариды из тихоокеанских красных водорослей способны подавлять вирусное заражение клеток. Уникальная структура позволяет этим полимерам работать наравне с их маленькими производными-олигосахаридами, подавляя проникновение в клетки определенных патогенов, в том числе и ВИЧ.
«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, доктор химических наук, главный научный сотрудник Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г. Б. Елякова ДВО РАН Ирина Ермак.
Ученые из ТИБОХ ДВО РАН вместе с коллегами из Франции показали сложную структуру каррагинана, выделенного из красной водоросли Tichocarpus crinitus, собранной в Японском море. С помощью специфических ферментов исследователи 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 выявили участки, устойчивые к действию ферментов, и установили, 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 ученые провели оценку антивирусной активности этого полисахарида и его низкомолекулярных производных — олигосахаридов.
Вместо реальных вирусов были использованы вирусные векторы в сочетании с белками оболочек различных вирусов: везикулярного стоматита, 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 проявлялся уже на минимальных наномолярных и совершенно нетоксичных для клеток концентрациях, 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.
«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», — подводит итог Ирина Ермак.
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.