Генетический ключ к лекарствам из мягких кораллов
Некоторые кораллы производят химические соединения — дитерпеноиды, — которые показали перспективу в борьбе с раком и воспалением. Однако их глубокое изучение было невозможно из-за мизерного выхода веществ у медленнорастущих и редких видов, что делало добычу экологически разрушительной и непрактичной.
Новое исследование под руководством учёных из Института океанографии Скриппса (UC San Diego) открывает путь к решению проблемы. Учёные обнаружили кластер из пяти генов, ответственных за производство дитерпеноидов у нескольких видов октокораллов (мягких кораллов и морских перьев). Работа опубликована в Nature Chemical Biology.
"Кораллы производят уникальные химические соединения, не встречающиеся на суше, поэтому их биомедицинский потенциал вызывает большой интерес, — говорит старший автор исследования Брэдли Мур. — К сожалению, получить достаточное количество вещества напрямую из природы чрезвычайно сложно. Теперь, когда у нас есть генетическая схема производства этих химикатов, дверь открыта для решения проблемы поставок".
Почему это важно:
- Защита природы: Октокораллы, лишённые твёрдого скелета, вероятно, используют дитерпеноиды как химическую защиту.
- Медицинский потенциал: Дитерпеноиды растений уже стали основой для важных лекарств (например, противоракового препарата таксол). Дитерпеноиды октокораллов обладают антираковыми и противовоспалительными свойствами и имеют уникальную структуру, не встречающуюся на суше.
- Решение "проблемы поставок": Обнаружение кластера генов позволяет вставить их в микроорганизмы (например, дрожжи) и наладить лабораторное производство нужных соединений в необходимых количествах.
Ход исследования:
- Учёные проанализировали октокораллы со всего мира, представляющие пять семейств.
- Были секвенированы и собраны геномы пяти видов, изучены ещё три публично доступных генома.
- Во всех случаях был обнаружен общий кластер из пяти генов, предположительно связанных с синтезом дитерпеноидов.
- Экспериментальное подтверждение: Гены были вставлены в дрожжи и бактерии. Анализ показал, что микробы начали производить целевые соединения, подтвердив функцию генного кластера.
Перспективы и значение:
- Лаборатория Мура планирует использовать открытые генные кластеры для микробного синтеза дитерпеноидов в больших масштабах для дальнейших исследований.
- Этот подход минимизирует необходимость отбора образцов из океана, снижая антропогенную нагрузку.
- Исследование подчёркивает важность сохранения океана как источника уникальной химии и государственной поддержки фундаментальной науки.
"Природа — лучший химик, — говорит первый автор исследования Натали Грейсон. — Нам нужен здоровый океан, если мы хотим продолжать открывать эту новую химию, которая эволюционировала миллионы и миллиарды лет".