Исследование раскрывает сложный механизм токсичности морской губки
Решение биохимической загадки о молекулярном составе коралловой губки Theonella swinhoei показало происхождение её чрезвычайно токсичных веществ.
Международная команда учёных, включая специалистов из Университета Ноттингема, обнаружила, что политеонамиды — высокотоксичные и химически сложные соединения, ключевые для защиты губки — производятся организмом в замаскированном виде.
В итоге выяснилось, что политеонамиды производятся не самой губкой, а бактерией, живущей с ней в симбиозе.
Эти открытия, опубликованные на сайте Science Express, могут иметь значение и для медицины человека. Высокая эффективность токсинов губки и способ их производства могут стать отправной точкой для новых антибиотиков и противораковых терапий.
Политеонамиды относятся к классу молекул пептидов — полимеров, построенных из аминокислотных звеньев. Пептиды и белки обычно производятся рибосомой — молекулярной машиной, которая транслирует генетический код из ДНК в аминокислотный код для сборки белков.
Рибосома использует в своём «словаре» только 22 аминокислоты. Поскольку политеонамиды содержат множество других необычных аминокислот, их ранее классифицировали как нерибосомные пептиды, которые производятся ферментами, как и большинство природных соединений, и не считываются напрямую с генетического кода.
Международная команда, в которую также входили учёные из Бонна и Токио, продемонстрировала, что, несмотря на высоко необычный аминокислотный состав, политеонамиды на самом деле являются замаскированными рибосомными продуктами, которые подверглись беспрецедентной степени модификации на ранней стадии формирования.
Специалисты полагают, что в основе этой озадачивающей, но гениальной биоинженерной конструкции лежит токсичность. Модификации меняют трёхмерную форму пептида на спираль, способную встраиваться в клеточную мембрану и создавать ионный канал. Это нарушает электрический потенциал мембраны и убивает клетку.
Доктор Нил Олдхэм из Школы химии Университета Ноттингема отметил: «Понимание того, как производятся эти молекулы, было настоящим вызовом: их почти невозможно узнать как продукты рибосомы».
«Активность по уничтожению клеток — это отправная точка для многих противораковых и антибиотических стратегий. Прямой контроль над структурой этих молекул может позволить модулировать активность с помощью «спроектированного биосинтеза», потенциально ведущего к будущим терапиям, направленным на более эффективное воздействие на раковые клетки или микроорганизмы».
Учёные считают, что теперь им известны все ферменты, необходимые для производства политеонамида из его немодифицированного пост-рибосомного состояния.