Группа исследователей из Уорикского университета (Великобритания) расшифровала механизм, с помощью которого бактерии Pseudomonas chlororaphis синтезируют депсипептиды — класс соединений, обладающих противоопухолевой активностью. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученые давно знали, что бактерии способны естественным образом производить целые семейства близкородственных веществ, которые блокируют ферменты, регулирующие активность генов, способствующих росту опухолевых клеток. Речь идет об ингибиторах гистондеацетилаз (HDAC).
Однако до сих пор оставалось неясным, как именно координируется работа ферментов при «сборке» сложных молекул.
Главные мысли за 1 минуту
- Объект исследования — бактерия Pseudomonas chlororaphis, производящая природный антибиотик FR-901375.
- Ключевой элемент сборки — стыковочные домены, которые служат связующим звеном между белковыми блоками и ферментами.
- Благодаря модульной конструкции бактерии могут менять компоненты молекулы на финальном этапе, не нарушая точность остальной структуры.
- Авторы работы опубликовали результаты в журнале Nature Communications.
- Обратный инжиниринг природной схемы позволит создавать синтетические пути для новых противоопухолевых средств с меньшими побочными эффектами.
Как устроен бактериальный конвейер
Исследовательская группа под руководством доктора Манро Пассмора и профессора Грега Чаллиса применила комплексный подход: от компьютерного моделирования до масс-спектрометрии и направленного мутагенеза. Ученые разобрались, как именно бактерии создают природный антибиотик FR-901375.
Оказалось, что ключом к гибкому производству молекул выступают так называемые стыковочные домены (docking domains).
Эти домены работают как детали пазла: они соединяют основные белковые блоки с ферментами, завершающими сборку вещества. У стыковочных доменов есть общая точка связи, за счет чего они могут гибко взаимодействовать со множеством разных ферментов-партнеров.
Модульность без потери точности
Благодаря такому модульному устройству бактерии безболезненно меняют компоненты молекулы на финальном этапе сборки, но при этом сохраняют точность остальной структуры.
Это критически важно для сохранения терапевтического эффекта — ведь любое искажение каркаса может лишить соединение способности блокировать ферменты раковых клеток.
Авторы статьи подчеркнули, что теперь у них есть готовая эволюционная схема, которую можно воспроизвести в лаборатории.
Обратный инжиниринг природной логики позволит ученым не просто копировать бактериальные антибиотики, а конструировать полностью синтетические пути для создания новых средств против опухолей.
Перспективы для онкологии
Инженеры смогут целенаправленно оптимизировать свойства молекул под конкретные виды онкологических заболеваний.
Это означает возможность повышать избирательность и силу воздействия на опухоль, одновременно снижая токсичные побочные эффекты для организма человека.
В перспективе подход может дать новые эффективные препараты для химиотерапии, которые будут действовать точнее и безопаснее.