Nye aktive ingredienser fra værktøjskassen

Mikroorganismer producerer ofte naturlige produkter på en trin-for-trin måde svarende til et samlebånd. Eksempler på sådanne enzymer er ikke-ribosomale peptidsyntetaser (NRPS). Det er nu lykkedes forskere ved Goethe -universitetet i Frankfurt at designe disse enzymer på en sådan måde, at de kan producere helt nye naturprodukter.

Mange vigtige terapier, såsom antibiotika eller immunsuppressive og anti-cancer lægemidler, stammer fra mikroorganismer. Dette er også tilfældet for flere forskellige peptider, som produceres i den mikrobielle celle ved hjælp af NRPS enzymerne. En NRPS fungerer som en samlebånd i en moderne bilfabrik:nye dele tilføjes til grundchassiset på hver arbejdsstation, indtil en færdig bil ruller ud af fabrikken for enden. I tilfældet med NRPS, en bestemt aminosyre er valgt, aktiveret og behandlet på hver station (kendt som moduler), således at lineær, cykliske eller yderligere modificerede peptider dukker op i enden, som også kan bære usædvanlige aminosyrer.

Selvom de grundlæggende principper for NRPS er kendt længe, til dato var det næppe muligt at modificere disse enzymer. I de få tilfælde, hvor enkelte moduler blev udskiftet med succes, produktionen af ​​de modificerede naturprodukter faldt mærkbart. Samling af helt nye enzymer, som igen ville producere helt nye naturprodukter, virkede fuldstændig umuligt. Forskningsgruppen ledet af professor Helge Bode, Merck Endowment Professor for Molecular Biotechnology ved Goethe University Frankfurt, har nu opnået dette.

"I princippet, vi bruger kun naturlige NRPS -systemer fra bakterier som byggesten, som vi samler på en ny måde ved hjælp af nye grænseflader, vi har identificeret, siger Bode, forklare forskningstilgangen. Udbyttet er sammenligneligt med den naturlige produktion af disse naturlige stoffer.

Metoden er i mellemtiden så sofistikeret, at selv begyndere kan bruge den til at producere nye peptider og dermed potentielle lægemidler kort efter en grundlæggende introduktion. Imidlertid, det har været en lang vej. "Jeg var heldig, at jeg havde et team, der arbejdede med mig på dette projekt, som ikke tillod sig at blive modløs, var meget flittig og kunne tænke ud af boksen, " siger Bode. "Grænsefladen, vi til sidst valgte til at samle de individuelle byggeklodser, er sådan, at den klassiske modulære rækkefølge af biosyntesen ikke længere respekteres."

Det næste trin er at modificere de første kliniske lægemidler med denne metode og bruge bioteknologi til at fremstille dem. I øvrigt, ny information om strukturen af ​​disse NRPS vil blive indsamlet som en del af LOEWE forskningsfokus MegaSyn ledet af Bode og professor Martin Grininger, også fra Goethe Universitet Frankfurt. Dette vil gøre det muligt at forbedre metoden yderligere for at tillade modifikation af beslægtede klasser af naturprodukter eller endda at producere hele biblioteker af naturprodukter. De første resultater er meget lovende.