Грибы и растения синтезируют алкалоиды сходными путями

Грибок Aspergillus fumigatus производит группу ранее неизвестных природных соединений. По аналогии с растительными изохинолиновыми алкалоидами эти вещества были названы фумизохинолинами. Исследователи из Йены (Германия) обнаружили новые вещества вместе со своими американскими коллегами при изучении генома гриба.

Семейство изохинолиновых алкалоидов включает множество фармакологически активных молекул. Это исследование, только что опубликованное в Nature Chemical Biology, показывает, что грибы и растения независимо друг от друга развили пути биосинтеза этих сложных молекул. Эти выводы делают Aspergillus интересной мишенью для открытия новых лекарств и их биотехнологического производства.

Вместе с коллегами из США учёные из лабораторий Дирка Хоффмайстера и Акселя Браххаге в Йенском университете имени Фридриха Шиллера выяснили, что грибы синтезируют определённые природные соединения очень похожим на растения способом.

Они проанализировали геном обычной плесени Aspergillus и обнаружили небольшой кластер генов, функция которого ранее была неизвестна. Сравнение этих генетических последовательностей с известными данными показало, что они могут быть ответственны за синтез новых природных соединений.

Манипулируя генетическими последовательностями, характеризуя полученные метаболиты и используя эксперименты с радиоактивной меткой, удалось выяснить структуру новых молекул и раскрыть детальные пути биосинтеза. Исследователи обнаружили новый механизм связывания атомов углерода, который ранее никогда не наблюдался у грибов. Весь путь биосинтеза фумизохинолинов представляет собой комбинацию принципов биосинтеза растений и нерибосомных пептидных синтетаз, обычно встречающихся у грибов.

Аксель Браххаге, профессор университета и руководитель Института Лейбница по исследованию природных продуктов и биологии инфекций, поясняет: «Грибы и растения разошлись на раннем этапе эволюции. Вновь открытый путь синтеза фумизохинолинов показывает, что в обеих группах организмов произошло параллельное развитие для производства соединений изохинолиновых алкалоидов. Это открывает новые пути для комбинаторной биотехнологии, чтобы продвинуть поиск новых активных соединений и, таким образом, разработать настоятельно необходимые новые лекарства».