Fedtsyrefabrik filmet på arbejde

Overvågning af den molekylære shuttle i aktion

Stark og Charis hold var også i stand til at filme FAS i aktion og rekonstruere en komplet fedtsyrebiosyntesecyklus. Til dette brugte forskerne en kombination af metoder til at følge AVS på vej gennem FAS-labyrinten. Til at begynde med startede de fedtsyrebiosyntese i et reagensglas og standsede dets aktivitet ved hurtigt at fryse FAS-molekylerne efter forskellige tidsperioder. Dette gjorde det muligt at standse FAS i distinkte tilstande af fedtsyrebiosyntese.

Kryo-elektronmikroskopet afbildede derefter snapshots i FAS-cyklussen. "At finde den præcise kombination og mængder af substrater til at standse FAS på kritiske punkter i produktionscyklussen var en stor teknisk udfordring," siger forskningsgruppeleder Chari. "Vi kan kun rekonstruere hele fedtsyrebiosyntesecyklussen, hvis alle relevante overgange er visualiseret og nøjagtigt beskrevet af modeller."

Næste trin var den computerstøttede belysning af de tredimensionelle FAS-strukturer.

Kashish Singh, førsteforfatter af papiret nu offentliggjort i tidsskriftet Cell , forklarer den komplekse procedure, "Vi udviklede billedbehandlingsprocedurer, der nedbryder FAS i individuelle funktionelle rum. Vi sorterede derefter strukturerne på en måde, så billedsekvensen repræsenterer en fedtsyrebiosyntesecyklus. Ved hjælp af disse snapshots blev vi endelig i stand til at spore, hvordan det lille ACP-molekyle interagerer med bestemte steder af FAS og andre molekyler under fedtsyreproduktion."

Potentiale for medicin og bioteknologi

Meina Neumann-Schaal, afdelingsleder ved Leibniz Institute German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH, rapporterer, at dette molekyle også er medicinsk relevant, "ACP af gær-FAS indeholder en strukturel region, som den menneskelige modpart mangler."

Dette gør molekylet til et lovende udgangspunkt for at hæmme sygdomsfremkaldende organismer, der også udnytter det gærlignende FAS. Disse omfatter sygdomsfremkaldende gær såsom Candida albicans, der inficerer slimhinder, samt mykobakterier, det smitsomme stof, der ligger til grund for tuberkulose. Da multiresistent tuberkulose stadig udgør en udfordring for vellykket behandling, er der et presserende behov for nye hæmmere.

Et andet resultat af forskningen kunne potentielt bruges til bioteknologiske fremskridt. Chari og Starks hold har leveret bevis for, at yderligere enzymmoduler kan inkorporeres i FAS for at ændre dets aktivitet. "Med normal aktivitet leverer FAS en blanding af kort- og langkædede fedtsyrer. I fremtiden vil en tilpasset FAS kunne bruges til at producere fedtsyrer af ønsket kædelængde," siger Chari.

Disse er nødvendige i den kemiske industri til at producere blandt andet kosmetik, sæber og smagsstoffer. Navnlig er disse også byggesten til lægemidler og biobrændstoffer. Forskerholdene fra Göttingen ser også en mulighed for at producere fedtsyrer bæredygtigt ved at bruge specifikt modificerede FAS biosyntetiske fabrikker i stedet for at udvinde dem fra råolie eller palmeolie, som det er tilfældet i øjeblikket.

Flere oplysninger: Kashish Singh et al., Rekonstruktion af en fedtsyresyntesecyklus fra acylbærerprotein og co-faktor strukturelle snapshots, Celle (2023). DOI:10.1016/j.cell.2023.10.009

Journaloplysninger: Celle

Leveret af Max Planck Society