Инженеры-биологи из Университета штата Юта успешно расшифровали и перепрограммировали биосинтетический механизм, который производит различные природные соединения, содержащиеся в грибах.
Грибы и бактерии производят ряд биоактивных натуральных продуктов, обладающих противораковыми, антимикробными, гербицидными, инсектицидными и антихолестериновыми свойствами, среди прочих.
Эти полезные молекулы, известные как нерибосомальные пептиды, образованы группой ферментов, называемых нерибосомными пептидными синтетазами (NRPS), которые собирают разнообразную группу натуральных продуктов, включая пенициллин (антибактериальный), боверицин (противораковый) и ванкомицин (антибактериальный).). В то время как бактериальные NRPS хорошо изучены, грибковые версии этих процессов только сейчас стали известны.
Доктор. Цзисюнь Чжан, профессор биологической инженерии УлГУ, изучает каталитический синтез природных продуктов в бактериях и грибах. Он и его команда воспроизвели многие биологически активные соединения в модифицированных микробах. Совсем недавно команда биосинтезировала боверицин и бассианолид - природные соединения, первоначально продуцируемые грибком Beauveria bassiana, которые, как известно, обладают множеством полезных эффектов.
Выводы группы, опубликованные 23 мая в Nature Communications, впервые описывают разницу между бактериальными и грибковыми итеративными механизмами NRPS. Чжан говорит, что более четкое понимание процессов NPRS может привести к прогрессу в синтезе существующих и новых соединений для разработки лекарств.
«Наша цель в этом исследовании состояла в том, чтобы понять, как грибковые итерационные NRPS точно и многократно используют свои каталитические единицы для создания этих различных соединений», - сказал Чжан.«Мы специально изучаем синтетазы, которые собирают боверицин и бассианолид, и пытаемся понять, как они собираются, и как NRPS запрограммированы на контроль длины молекулы и других факторов».
NRPS представляют собой модульные ферменты, которые содержат ряд небольших каталитических единиц, называемых доменами. Команда Жана изучила два грибковых NRPS из B. bassiana, которые отвечают за синтез двух соединений.
Исследователи успешно разделили большие ферменты на функциональные фрагменты и восстановили их активность в пекарских дрожжах. Благодаря сочетанию ферментативного расслоения, замены доменов, направленного мутагенеза и ферментативных реакций in vitro команда выявила стратегию удлинения цепи и контроля длины грибковых NRPS..