Бактерию превратили в фабрику эффективных антибиотиков
Корейские биологи разобрали клеточный "конвейер" антибиотиков, который был выделен из генома бактерии Streptomyces kanamyceticus, и приспособили его для производства нескольких сверхэффективных лекарств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.
Группа ученых под руководством Е Чоона Еона (Yeo Joon Yoon) из Женского университета Ихва в Сеуле (Южная Корея) полагает, что их открытие значительно сократит расходы на производство уже существующих антибиотиков, так как теперь можно заставить бактерию производить только нужные лекарства, и не тратить ее силы и питательные вещества "впустую".
Бактерии рода Streptomyces были впервые описаны американским микробиологом Зельманом Ваксманом (Selman Waksman) в 1943 году, который получил за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1952 году. Эти микроорганизмы нашли широкое применение в промышленном производстве антибиотиков, но сам механизм синтеза некоторых стрептомициновых антибиотиков пока малоизучен.
Еон и его коллеги разобрали этот процесс по "косточкам"-генам, вставляя в бактерию Streptomyces venezuelae различные комбинации генов, предположительно задействованные в "конвейере" по выпуску антибиотика канамицина у Streptomyces kanamyceticus.
В качестве первого шага исследователи поместили в Streptomyces venezuelae полный набор генов, отвечающих за производство антибиотиков у Streptomyces kanamyceticus. Новый штамм научился собирать молекулы канамицина - это означает, что данного набора генов достаточно для полноценной работы канамицинового "конвейера". После этого ученые начали последовательно отключать некоторые из генов в цепочке, таким образом выясняя функцию каждой ступени.
Оказалось, что генетическая программа сборки канамицина содержит две параллельных ветви инструкций, которые кодируют по два различных варианта антибиотика.
В качестве первого "переключателя" между двумя программами выступает специальный фермент гликозил-трансфераза KanF, который преобразует исходное сахаристое вещество 2-DOS в два следующих полуфабриката, в зависимости от концентрации других ферментов.
Второй "ключ"-фермент KanE управляет сборкой молекул на последующих стадиях. Он умеет обрабатывать сразу четыре варианта полуфабрикатов, благодаря чему одна и та же бактерия может собирать столько же разновидностей канамицина. Один из этих полуфабрикатов - небрамицин - используется другими бактериями из рода Streptomyces для синтеза антибиотика тобрамицина.
Таким образом, работой "конвейера" и синтезом конкретного антибиотика можно управлять при помощи ферментов KanE и KanF, которые переключаются с одного полуфабриката на другой, в зависимости от условий клеточной среды.
Биологи проверили свои выводы: они заставили Streptomyces venezuelae синтезировать канамицин-"б" вместо канамицина-"а", вставив ее геном несколько генов, необходимых для "переключения" KanF и KanE.
Затем Еон и его коллеги научили бактерию собирать новую версию антибиотика амикацин-"Х", который раньше получали химическим путем из компонентов, вырабатываемых другими бактериями. Ученые испытали полученный препарат на нескольких штаммах кишечной палочки (Escherichia coli) и синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa). Амикацин-"Х" оказался эффективным даже против тех штаммов, которые выработали иммунитет к антибиотикам канамицинового ряда.
Ученые полагают, что их методика позволит вырабатывать высокоэффективные и дешевые антибиотики в промышленных масштабах без дополнительной химической обработки.
по информации: rian.ru