Спрос на новые виды антибиотиков растет, поскольку лекарственно-устойчивые и новые инфекции становятся все более серьезной глобальной угрозой для здоровья. Исследователи спешат пересмотреть некоторые микробы, которые служат одним из наших самых успешных источников терапевтических средств: актиномицеты.
Ученые Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Гавайского университета обнаружили потенциального кандидата для разработки лекарств от одного из таких микробов, почвенной бактерии, известной как Lentzea flaviverrucosa . Они сообщили о своих выводах в исследовании, опубликованном 11 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Редкие актиномицеты являются недостаточно используемым источником новых биологически активных соединений», — сказал Джошуа Блоджетт, доцент кафедры биологии в области искусств и наук, соавтор нового исследования. «Наш подход, основанный на геномике, позволил нам идентифицировать необычный пептид для будущих усилий по разработке лекарств».
Актиномицеты продуцируют биологически активные компоненты, которые составляют основу многих клинически полезных лекарств, особенно антибиотиков и противоопухолевых средств. С 1940-х годов фармацевтические компании анализировали многие распространенные актиномицеты, чтобы увидеть, что они могут производить. Сегодня около двух третей всех антибиотиков, используемых в больницах и клиниках, частично получают из актиномицетов.
Но некоторые из этих микробов, известные как редкие актиномицеты, были занесены в каталог, но до сих пор подробно не изучены.
По словам Блоджетт, определение «редкий» не высечено на камне, но эти актиномицеты, как правило, труднее найти в природе, чем другие, и они могут расти медленнее. По этим и другим причинам многие редкие актиномицеты не были полностью охарактеризованы для целей разработки лекарств и биотехнологии.
По словам Блоджетт, среди редких актиномицетов выделяется Lentzea flaviverrucosa.
«Он имеет необычную биологию, кодирует необычную энзимологию, стимулирует производство неожиданной химии, и все это скрыто в группе бактерий, которую в значительной степени упускают из виду», — сказал он.
Блоджетт и его сотрудники, в том числе соавтор Шугэн Цао из Гавайского университета, обнаружили, что этот редкий актиномицет производит молекулы, активные против определенных типов рака яичников человека, фибросаркомы, рака простаты и клеточных линий лейкемии.
Сначала ученые заметили Lentzea flaviverrucosa, когда искали редкие актиномицеты с генетическим признаком, указывающим на то, что они могут производить молекулы пиперазила. По словам Блоджетт, эти молекулы включают в себя необычный строительный блок, который является признаком потенциальной лекарственной активности.
Но копнув глубже, исследователи обнаружили еще несколько сюрпризов.
«На высоком уровне казалось, что одна область генома может производить две разные молекулы. Это немного странно», — сказал Блоджетт. «Обычно мы думаем о кластере генов, группах генов, которые подобны чертежам для создания отдельных молекул, подобных лекарствам. Но похоже, что в этом единственном кластере было предсказано слишком много химии».
Первые подсказки оказались точными. Используя комбинацию современной метаболомики с методами химической и структурной биологии, Блоджетт и его команда смогли показать, что этот редкий актиномицет на самом деле производит две разные биологически активные молекулы из одного набора генов, называемого суперкластером.
Сверхскопления редко встречаются в биологии. Этот конкретный вид сверхкластера кодирует две разные молекулы, которые позже соединяются вместе в результате нетипичной химической реакции.
«Природа соединяет две разные вещи воедино», — сказал Блоджетт. «И, как оказалось, против нескольких разных линий раковых клеток, когда вы соединяете A и B вместе, они превращаются в нечто более мощное».
Теги: биотехнологии
