Исследователи из Центра биоустойчивости Novo Nordisk Foundation в Дании разработали метод производства ферментов P450, используемых растениями для защиты от хищников и микробов, на фабриках бактериальных клеток. Этот процесс может способствовать производству большого количества ферментов, которые также участвуют в биосинтезе активных ингредиентов противораковых препаратов.
P450 - это название типа цитохрома, специализированного фермента. Они используются растениями для синтеза химических соединений, выполняющих множество различных функций, но в основном они используются для защиты от травоядных, насекомых и микробов.
«Эти мощные соединения могут быть использованы в качестве активных ингредиентов в препаратах для лечения таких заболеваний, как рак и псориаз», - сказал испанский исследователь Дарио Васкес-Альбасете, ведущий автор статьи, описывающей новый метод производства ферментов в фабрики бактериальных клеток.
Результаты исследования, проведенного в Центре биоустойчивости Фонда Ново Нордиск, исследовательском центре, управляемом Техническим университетом Дании, были опубликованы в журнале Biotechnology and Bioengineering.
По словам Васкес-Альбасете, «новая технология является значительным шагом вперед, поскольку растения производят ферменты P450 в очень малых количествах, экстракция очень сложна, и иногда нам приходится использовать загрязняющие химические процессы синтеза, которые включают использование производные масла. Кроме того, некоторые виды растений, такие как тис (Taxus baccata), из которого получают лекарство от рака Таксол, находятся под угрозой исчезновения."
Крупносерийное производство
Мы разработали инструменты, которые позволят бактериальным молекулярным механизмам распознавать белки растений, производящих эти соединения. Цель состоит в том, чтобы использовать бактерии, поскольку они способны быстро расти в контролируемых ферментерах, что позволяет нам производить большое количество ферментов», - говорит исследователь.
Для достижения этих результатов исследователи модифицировали и перенесли гены P450 из растений в бактерии E. Coli и проверили, могут ли микробы производить большее количество этих ферментов, чем существующие методы.
Васкес-Альбасете говорит, что «для того, чтобы бактерии правильно экспрессировали ферменты, соответствующая последовательность ДНК должна часто модифицироваться, чтобы облегчить «расшифровку» бактериальной системой».
В ходе исследования команда разработала набор «вспомогательных» последовательностей ДНК, позволяющих им экспрессировать около 50 ферментов P450 из разных растений E. coli.
Некоторые из этих ферментов участвуют в синтезе природного соединения ингенола, которое используется для лечения псориаза и в настоящее время производится с использованием традиционных химических технологий. Другие P450 используются для производства лекарства от рака Taxol.
Исследователь подчеркивает, что растения вырабатывают множество интересных соединений для защиты от солнца и хищников, обезвоживания и т. д. «Многие из них синтезируются P450, функция которых еще очень мало изучена, поэтому существует огромный потенциал для открытия новых соединений».
Помимо команды Фонда Ново Нордиск, несколько других групп уже следуют этому направлению исследований. Фармацевтические фирмы уже проявили интерес к новой методике.