Бактерия производит фармацевтическое "оружие всех рук"

В течение нескольких лет активное вещество из листьев декоративного растения рассматривается как возможный предшественник новой группы мощных лекарств. Однако до сих пор его производство в больших количествах было очень трудоемким. Это может измениться: исследователи из Боннского университета идентифицировали бактерию, которая производит это вещество и которую также легко культивировать в лаборатории. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Для фармацевтов коралловая ягода (Ardisia crenata) интересна по особой причине: она содержит активное вещество, которое в последние годы стало "лучом надежды" в борьбе с астмой и некоторыми видами рака.

Получение вещества с названием FR900359 (сокращенно FR) в больших количествах было сложным. Культивирование растений в теплицах занимает много недель, а урожайность сильно варьируется. Растения не производят активный ингредиент сами, за них это делают бактерии в их листьях. Однако эти бактерии растут только в коралловой ягоде и не могут быть культивированы в лаборатории.

Сложная сборочная линия

Производство FR — сложный процесс. Бактерии имеют для этого специальную "сборочную линию", в которой ряд ферментов работают согласованно. Генетический материал бактерий определяет, как должна быть настроена эта линия.

Исследователи провели поиск в огромных базах данных других микроорганизмов, которые также имеют гены для синтеза FR. В результате они обнаружили другую бактерию. В отличие от своего родственника из коралловой ягоды, она растет не в растениях, а в почве и легко размножается на питательных средах.

Это открытие должно значительно облегчить производство FR в будущем. Оно также позволяет более детально изучить механизм действия вещества.

Известно, что FR ингибирует важную группу сигнальных молекул в клетках — Gq-белки. Это делает FR чрезвычайно эффективным: на сегодняшний день не известно другого соединения, которое ингибировало бы Gq-белки с аналогичной эффективностью.

Молекула FR состоит из двух частей: основного ядра и боковой цепи, которая присоединена к нему, как рука. Обе части производятся отдельно, а затем связываются вместе. Боковая цепь необходима для функции FR. При ее отсутствии или даже незначительной модификации ингибирующий эффект на Gq-белки значительно снижается.

Центральная диспетчерская в клетке

Функция Gq-белков в клетке аналогична функции центра экстренных вызовов города: это место, где сходятся различные сигналы извне клетки. Их активация включает или выключает определенные метаболические процессы. Таким образом, вместо ингибирования множества сигнальных путей достаточно ингибировать Gq-белок, чтобы достичь терапевтического эффекта.

Это означает, что FR чрезвычайно эффективен, но при системном введении в организм может быть очень токсичен. Цель состоит в том, чтобы вводить FR только в клетки с патологически измененным поведением.

Гены бактерий в настоящее время можно легко и специфично модифицировать. Таким образом, в принципе можно создавать варианты FR с определенными свойствами, например, те, которые транспортируются именно к определенным клеткам в организме и работают только там.

История молекулы FR, открытой более 30 лет назад японскими исследователями, получает новое развитие. В 2015 году ее биологический механизм действия был описан исследовательскими группами под руководством профессоров Габриэле М. Кёниг и Эви Костенис. Сегодня все больше исследовательских групп по всему миру изучают потенциал этой молекулы. С недавно обнаруженной бактерией у них теперь появился новый инструмент.