«Микробореакторы» для синтеза антибиотиков
Генетики научили кишечную палочку производить антибиотик от пневмонии
Ученые создали несколько новых штаммов кишечной палочки, которая превращает сахара и другие питательные вещества в молекулы трех новых сверхэффективных разновидностей эритромицина – антибиотика, который используется для борьбы с пневмонией и дифтерией, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances (Zhang et al., Tailoring pathway modularity in the biosynthesis of erythromycin analogs heterologously engineered in E. coli).
С момента открытия пенициллина в конце 20 годов прошлого века, медики и биологи находятся в состоянии постоянной «гонки вооружений» с микробами. Потенциал природных антибиотиков почти исчерпан, и ученым приходится все активнее и активнее искать новые источники бактерицидных веществ или пытаться синтезировать их в лаборатории, на что сегодня тратятся уже миллионы долларов.
По это причине биоинженеры достаточно долгое время пытаются переложить эту задачу на бактерий, научив их синтезировать молекулы антибиотиков и вносить в них небольшие произвольные изменения, тем самым маскируя их от защитных систем возбудителей болезней.
Блейн Пфайфер (Blaine Pfeifer) из университета Баффало (США) и его коллеги больше десятилетия работали над созданием такого вида обычной кишечной палочки (Escherichia coli), который одновременно мог бы синтезировать несколько разновидностей эритромицина, популярного сегодня антибиотика, и при этом не гибнуть от него.
Проблема заключается в том, что внутри кишечной палочки отсутствуют многие из генов и клеточных механизмов, которые бактерия Saccharopolyspora erythraea использует для сборки молекул эритромицина. Почти 11 лет Пфайфер и его коллеги работали над переносом частей этого биомолекулярного «конвейера» в ДНК кишечной палочки, и его адаптацию к работе в новом организме.
Убедившись в стабильности этой цепочки генов и ферментов, ученые пошли дальше и попытались модифицировать ее так, чтобы структуру производимого бактерией эритромицина можно было свободным образом менять, добавляя к «каркасу» антибиотика новые углеводные «хвосты». Попутно ученые заменили несколько звеньев этого «конвейера», сделав его работу в 2-3 раза эффективнее, чем в Saccharopolyspora erythraea.
Используя этот набор генов, ученые вырастили несколько новых штаммов кишечной палочки, каждый из которых производил свой собственный вариант эритромицина. Как показали тесты на культурах сенной палочки (Bacillus subtilis), которые были неуязвимы для действия нормальной версии этого антибиотика, три из девяти новых сортов эритромицина смогли преодолеть их оборону.
«Мы не только создали новые аналоги эритромицина, но и создали платформу для разработки лекарств на его основе. Это открывает дорогу для дополнительных экспериментов в будущем, и создания новых, неизвестных бактериям версий антибиотика», – заключает Пфайфер (в пресс-релизе University at Buffalo Engineers turn E. coli into tiny factories for producing new forms of popular antibiotic – ВМ).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
01.06.2015