Вождение бактерий для производства потенциальных антибиотиков, противопаразитарных соединений
Исследователи разработали метод стимулирования производства новых антибиотиков или противопаразитарных соединений, скрывающихся в геномах актинобактерий, которые являются источником лекарств, таких как актиномицин и стрептомицин, и, как известно, содержат другие неиспользованные химические богатства. Ученые сообщают о своих выводах в журнале eLife .
Исследователи хотели преодолеть давнюю проблему, с которой сталкиваются те, кто надеется изучать и использовать бесчисленные антибиотики, противогрибковые и противопаразитарные соединения, которые могут производить бактерии, сказал Сатиш Наир, профессор биохимии из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, который возглавлял исследование.
«В лабораторных условиях бактерии не вырабатывают столько молекул, сколько они способны», — сказал он. «И это потому, что многие из них регулируются низкомолекулярными гормонами, которые не вырабатываются, если бактерии не находятся под угрозой».
Наир и его коллеги хотели определить, как такие гормоны влияют на выработку антибиотиков у актинобактерий. Подвергая свои бактерии нужному гормону или комбинации гормонов, исследователи надеются стимулировать микробов для производства новых соединений, которые полезны с медицинской точки зрения.
Команда сосредоточилась на авенолиде, гормоне, который более химически стабилен, чем тот, который использовался в ранних исследованиях бактериальных гормонов. Авенолид регулирует выработку противопаразитарного соединения, известного как авермектин, в почвенном микробе. Химически модифицированная версия этого соединения, ивермектин, используется для лечения речной слепоты, болезни, передаваемой мухами, которые ослепляют миллионы людей, в основном в странах Африки к югу от Сахары, до разработки препарата.
Для нового исследования аспирант химии Ити Капур разработал более упорядоченный процесс синтеза авенолида в лаборатории, чем это было доступно ранее. Это позволило команде изучить взаимодействие гормона с его рецептором как внутри, так и снаружи бактериальных клеток.
«Используя метод, называемый рентгеновской кристаллографией, Iti и аспирант биохимии Филипп Оливарес смогли определить, как гормон связывается с его рецептором и как рецептор связывается с ДНК в отсутствие гормонов», — сказал Наир. «Как правило, эти рецепторы находятся на геноме, и они в основном действуют как тормоза».
Исследователи обнаружили, что когда гормон связывается с ним, рецептор теряет способность цепляться за ДНК. Это отключает тормоза, позволяя организму вырабатывать защитные соединения, такие как антибиотики.
Знание того, какие области рецептора участвуют в связывании с гормоном и с ДНК, позволило команде сканировать геномы десятков актинобактерий, чтобы найти последовательности, которые имели правильные черты для связывания с их рецептором или подобными рецепторами. Этот процесс, называемый добычей генома, позволил команде идентифицировать 90 актинобактерий, которые, по-видимому, регулируются авенолидом или другими гормонами в том же классе.
«Наш долгосрочный проект состоит в том, чтобы собрать эти 90 бактерий, выращивать их в лаборатории, добавлять к ним химически синтезированные гормоны и смотреть, какие новые молекулы вырабатываются», — сказал Наир. «Прелесть нашего подхода в том, что теперь мы можем заставить бактерии продуцировать большое количество молекул, которые обычно мы не можем производить в лаборатории».
По его словам, некоторые из этих новых соединений могут иметь медицинское значение.
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Иллинойса в Урбана-Шампейн, Бюро новостей . Оригинал написан Дианой Йейтс. Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.
Ссылка на журнал :
- Ити Капур, Филипп Оливарес, Сатиш К Наир. Биохимические основы регуляции биосинтеза противопаразитарных препаратов бактериальными гормонами . eLife , 2020; 9 DOI: 10,7554 / eLife.57824
