Ученые из России продемонстрировали новый подход по совместному использованию методов масс-спектрометрии высокого разрешения и хемоинформатики для определения биологически активных молекулярных компонентов гуминовых веществ, извлеченных из угля, и нашли вещества с антивирусным действием по отношению к вирусу клещевого энцефалита. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Многокомпонентные смеси природного происхождения, такие как гуминовые вещества, содержащиеся в почве, угле или торфе ‒ важнейший источник биологически активных соединений. Исследование их состава и выделение из них активных компонентов может помочь в разработке новых лекарственных средств. Однако определить индивидуальные соединения в таких системах очень непросто, для этого требуются новые методы, способные отличать и отделять вещества друг от друга.
В совместном исследовании учёные из Сколковского института науки и технологий, ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова и МГУ имени М.В. Ломоносова установили, что образцы гуминовых веществ блокируют репродукцию одного из опасных патогенов человека ‒ вируса клещевого энцефалита. Авторы изучили состав гуминовых образцов с помощью технологии масс-спектрометрии высокого разрешения и применили к полученным данным методы хемоинформатики. Они провели сравнение результатов с огромными базами данных химических соединений и установили какие структурные особенности веществ могут быть связаны с их противовирусной активностью. Анализ данных показал важность наличия природных центральных фрагментов флавоноидов и полифенолов ‒ известных классов природных соединений, обладающих широким спектром биологической активности.
«Нами была предпринята попытка понять какие структурные мотивы могут быть у молекулярных компонент гуминовых веществ, которые обуславливают их противовирусную активность. Поскольку стандартные методы разделения сложных смесей в случае гуминовых веществ не работают, мы проанализировали, какие известные структуры соответствуют молекулярным составам, определяемым с помощью масс-спектрометрии. Оказалось, что некоторые структуры соответствуют соединениям, часто выделяемым из природных источников, например, флавоноидам. Мы провели дополнительные масс-спектрометрические эксперименты, которые показывают принципиальную возможность соответствия найденных нами в базах данных типов структур молекулярным компонентам гуминовых систем», – рассказывает один из авторов исследования, сотрудник Сколтеха, к.х.н. Александр Жеребкер.
Результаты работы могут служить основой для детального исследования молекулярных механизмов биологической активности, проявляемой гуминовыми веществами и другими неразделимыми многокомпонентными смесями природного происхождения для оценки перспективности создания лекарственных средств на их основе.
Пресс-служба Сколтеха
Иллюстрация:
In silico изучение возможных структур гуминовых веществ, ответственных за антивирусную активностью.
Антивирусная активность десяти гуминовых веществ (ГВ) против репродукции вируса клещевого энцефалита была изучена. Для определения возможных активных компонентов образцов ГВ был проведен поиск данных масс-спектрометрии ИЦР ПФ в базе данных ChEMBL. Были предложены несколько структур, обладающих похожим профилем антивирусной активности и соответствующие результатам изотопного обмена.
