Designer biosensor kan påvise antibiotikaproduktion af mikrober

Forskere fra North Carolina State University har konstrueret designerbiosensorer, der kan detektere antibiotiske molekyler af interesse. Biosensorerne er et første skridt mod at skabe antibiotikaproducerende "fabrikker" inden for mikrober som f.eks E coli.

Makrolider er en gruppe af naturligt forekommende små molekyler, der kan have antibiotika, svampedræbende eller kræftbekæmpende virkninger. Antibiotikummet erythromycin er et eksempel - det er et makrolid produceret af jordbundne bakterier. Forskere er interesserede i at bruge disse naturlige antibiotika og de mikrober, der producerer dem, for at udvikle nye antibiotika; imidlertid, mikrober, der producerer antibiotiske makrolider, producerer kun små mængder af et begrænset antal antibiotika.

"Vores ultimative mål er at konstruere mikrober til at lave nye versioner af disse antibiotika til vores brug, hvilket drastisk vil reducere mængden af ​​tid og penge, der er nødvendige til test og udvikling af nye lægemidler, "siger Gavin Williams, lektor i bio-organisk kemi ved NC State og tilsvarende forfatter til et papir, der beskriver forskningen. "For at gøre det, vi skal først være i stand til at detektere de antibiotiske molekyler af interesse, der produceres af mikroberne. "

Williams og hans team brugte en naturligt forekommende molekylær switch - et protein kaldet MphR - som deres biosensor. I E coli , MphR kan registrere tilstedeværelsen af ​​makrolidantibiotika, der udskilles af mikrober, der angriber E coli . Når MphR registrerer antibiotika, den tænder en resistensmekanisme for at negere antibiotikas virkninger.

Forskerne oprettede et stort bibliotek af MphR -proteinvarianter og screenede dem for evnen til at tænde produktionen af ​​et fluorescerende grønt protein, når de var i nærvær af et ønsket makrolid. De testede varianterne mod erythromycin, som MphR allerede genkender, og fandt ud af, at nogle af MphR -varianterne forbedrede deres detektionsevne ti gange. De testede også med succes varianterne mod makrolider, der ikke var nært beslægtet med erythromycin, såsom tylosin.

"I det væsentlige har vi koopereret og udviklet MphR-sensorsystemet, øger dens følsomhed ved at genkende de molekyler, vi er interesserede i, "siger Williams." Vi ved, at vi kan skræddersy denne biosensor, og at den vil opdage de molekyler, vi er interesserede i, hvilket gør det muligt for os at screene millioner af forskellige stammer hurtigt. Dette er det første skridt i retning af højkapacitetsteknik af antibiotika, hvor vi opretter store biblioteker af genetisk modificerede stammer og varianter af mikrober for at finde de få stammer og varianter, der producerer det ønskede molekyle i det ønskede udbytte. "

Forskningen vises i ACS syntetisk biologi , og blev finansieret af National Institutes of Health (tilskud GM104258) og NC -statskanslerens innovationsfond. Kandidatstuderende Yiwei Li, tidligere kandidatstuderende Christian Kasey, tidligere bachelorstuderende Mounir Zerrad, og T. Ashton Cropp, professor i kemi ved Virginia Commonwealth University, bidraget til arbejdet.