_ Cercetările dezvăluie noi puncte de plecare pentru dezvoltarea rapidă și țintită a viitoarelor medicamente

Multe medicamente importante, cum ar fi antibioticele și medicamentele anticancerigene, sunt derivate din produse naturale ale bacteriilor. Complexele enzimatice care produc aceste ingrediente active au un design modular care le face instrumente ideale pentru biologia sintetică. Explorând evoluția proteinelor, o echipă condusă de Helge Bode de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Terestră din Marburg, Germania, a găsit noi „locuri de fuziune” care permit dezvoltarea mai rapidă și mai țintită a medicamentelor.

Lucrarea echipei. este publicat în revista Science.

Industria urmează adesea principiul liniei de asamblare: Componentele sunt asamblate sistematic în produse complexe, cu linii de producție diferite producând produse diferite. Cu toate acestea, nu oamenii sunt inventatorii efectivi ai acestui principiu, ci bacteriile. Peptide sintetaze non-ribozomale (NRPS) sunt enzime bacteriene care, ca și liniile de producție, produc o varietate imensă de produse naturale. Acestea permit bacteriilor să supraviețuiască într-o mare varietate de habitate naturale. Oamenii au beneficiat semnificativ de pe urma acestor complexe enzimatice, deoarece sunt la originea multor medicamente importante precum antibioticele.

Grupul de cercetare al lui Bode investighează utilizarea acestor sisteme enzimatice pentru producerea țintită a medicamentelor în laborator. Cercetătorii modifică părți ale enzimelor și astfel proprietățile funcționale ale întregului complex enzimatic (ingineria NRPS) pentru a produce produse cu proprietăți noi. Cu toate acestea, deși acest concept a fost urmărit de câțiva ani, încă nu a funcționat așa cum s-a sperat.

„Ne-am dat seama că există o mare oportunitate să luăm natura ca model. Dacă înțelegem procesele naturale, vom ști care zone ale enzimei sunt cele mai potrivite pentru ingineria NRPS”, explică cercetătorul Kenan Bozhüyük.

Pentru a afla care subunități ale enzimei funcționează deosebit de bine împreună, echipa sa concentrat pe întrebarea: Ce sunt pozițiile pe care evoluția însăși le aplică pentru a stabili sau modifica noile „linii de asamblare” pentru a crea compușii activi necesari? Împreună cu grupul de Georg Hochberg de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Terestră și Michael Groll de la Universitatea Tehnică din München, echipa a verificat „puncte fierbinți” de recombinare naturală.

„Am analizat câteva zeci de mii de enzimele bioinformatic și apoi a combinat analiza cu experimente de laborator pentru a verifica locațiile țintă prezise”, explică primii autori Leonard Präve și Carsten Kegler.

De fapt, echipa a găsit un nou „punct de fuziune” pentru producția vizată. a hibrizilor NRPS funcționali. Ei au reușit chiar să combine secvențe NRPS din organisme complet diferite, cum ar fi bacteriile și ciupercile.

Cercetătorii și-au testat apoi noile cunoștințe într-un context medical: au construit o nouă peptidă activă farmacologic. Studiul cuprinzător demonstrează potențialul mare al produselor naturale bacteriene ca bază pentru noile medicamente.

„Cercetarea atât în ​​biologia sintetică, cât și în biochimia evolutivă a făcut progrese enorme în ultimii ani”, a declarat Bode, director la Max. Institutul Planck din Marburg. „Avantajul cheie al abordării noastre este că folosim procese evolutive care s-au dovedit de-a lungul a milioane de ani. Locurile noastre de fuziune inspirate de evoluție sunt mai versatile și au rate de succes mai mari.”

Conceptul echipei combină biologie sintetică cu metodele de mare debit necesare pentru a descoperi compușii activi biologic mai rapid și mai rentabil. În acest fel, cercetătorii speră să dezvolte medicamente biologice personalizate, cu proprietăți terapeutice îmbunătățite, lucru care devine din ce în ce mai important, având în vedere creșterea rezistenței la medicamente și a intoleranței la medicamente.

(Fluierul)