Новый биосинтетический путь в бактериях — рецепт для открытия и производства лекарств
Команда химиков из Иллинойса, исследуя геномы микробов (стратегия genome mining), обнаружила совершенно новый класс микробных «рецептов» — ранее неизвестный биосинтетический путь.
Неожиданное открытие
Исследователи изучали кластер генов у бактерии Pseudomonas syringae. Они обнаружили, что один ген кодирует пептид, создаваемый рибосомой (как «кондитер»), а другой — фермент, который может добавлять к этой пептидной цепи новую аминокислоту (как «домашний пекарь»). Это гибридный путь, сочетающий черты рибосомального и ферментативного синтеза.
«Реакции, которые выполняют эти ферменты, ошеломляют... когда мы впервые их увидели, мы почесывали затылки», — сказал руководитель исследования Уилфред ван дер Донк, исследователь HHMI.
Механизм «закваски»
Процесс работает циклически: после добавления новой аминокислоты пептид модифицируется, а затем модифицированная часть отщепляется. Исходный рибосомальный пептид возвращается на стартовую позицию, подобно закваске, которую не нужно создавать заново для каждой новой партии хлеба.
Определение структуры
Молекула оказалась слишком нестабильной для традиционных методов. Структуру удалось определить с помощью передового подхода — криоэлектронной микроскопии замороженных микрокристаллов — в сотрудничестве с лабораторией Тамира Гонена из UCLA.
Значение для науки
- Открытие новых соединений: Осознание существования этого пути позволило найти другие его примеры, включая синтез противоопухолевого соединения у почвенных микробов.
- Новый метод анализа: Метод крио-ЭМ микрокристаллов может стать мощным инструментом для сообщества исследователей натуральных продуктов.
- Перспективы синтетической биологии: Путь эффективен для инженерии. «Затраты ресурсов на производство натурального продукта здесь довольно низки. Вы создаёте этот пептид, несколько ферментов — и получаете противоопухолевое соединение... Это относительно низко висящий фрукт», — отметил ван дер Донк.
Исследование, поддержанное HHMI и NIH, опубликовано в журнале Science.