Как растение луносемянник производит противораковое соединение
Исследователи из Whitehead Institute в лаборатории Цзин-Кэ Вэна раскрыли, как растения семейства Menispermaceae (луносемянниковые) производят галогенированное соединение акутумин, обладающее противораковыми свойствами.
Значение акутумина
- Акутумин — одно из немногих галогенированных соединений, производимых растениями (в данном случае с атомом хлора).
- Галогенированные соединения важны в фармацевтике: 20% лекарственных препаратов содержат галогены.
- Химический синтез акутумина сложен и дорог: 10 мг стоят около $2000.
Поиск ключевого фермента
Ученые исследовали три вида растений:
- Канадский луносемянник (Menispermum canadense) — производит акутумин.
- Китайский луносемянник (Sinomenium acutum) — производит акутумин.
- Стефания японская (Stephania japonica) — не производит акутумин (контрольный образец).
Используя масс-спектрометрию, они обнаружили, что в корнях канадского луносемянника содержание акутумина особенно высоко.
Открытие фермента
- Проанализировав экспрессию РНК, исследователи обнаружили в корнях канадского луносемянника высокоактивный ген McDAH (M. canadense dechloroacutumine halogenase).
- В китайском луносемяннике нашли аналогичный белок SaDAH (совпадение 99.1%). В стефании такой белок отсутствовал.
- Лабораторные тесты подтвердили, что McDAH — это первый обнаруженный у растений фермент класса Fe(II)/2-оксоглутарат-зависимых галогеназ (2ODH).
- Фермент высокоспецифичен: он присоединяет хлор только к своему природному субстрату — дехлороакутумину, игнорируя другие алкалоиды (кодеин, берберин).
- Ключевая особенность фермента — замена аспарагиновой кислоты на глицин в активном центре.
Неожиданная способность
При тестировании с различными анионами фермент проявил уникальную активность:
- Он не реагировал с бромом или диоксидом азота.
- Он катализировал реакцию с азидом (N3), создавая азидированное соединение.
- Это делает его первым известным природным азидирующим ферментом, что открывает возможности для использования в клик-химии.
Перспективы
Открытие ферментов McDAH и SaDAH расширяет «биокаталитический инструментарий» для:
- Создания новых ферментов для разработки лекарств.
- Модификации природных соединений растений путем присоединения атомов галогенов для получения веществ с новой или усиленной биологической активностью.
