Ученые включили биосинтез нового антибиотика у почвенной бактерии

Подготовила Елена Клещенко

Бактерии актиномицеты известны как продуценты антибиотиков с середины ХХ века. Исследователи из Школы наук о жизни и химического факультета Уорикского университета (Великобритания) во главе с Кристофом Корре и Мануэлой Тосин описали получение нового биоактивного вещества — склериновой кислоты. Сама она обладает умеренной антимикробной активностью, но предполагается, что на ее основе можно создать новые эффективные антибиотики.

Поиск новых ферментов и других белков с потенциально полезными свойствами — перспективное направление современной геномики микроорганизмов. Методы биоинформатики позволяют идентифицировать в последовательности ДНК участки, кодирующие белки, и предсказывать свойства этих белков (по их сходству с другими, известными ранее). Теперь нет необходимости пытаться «разводить в неволе» труднокультивируемую бактерию, у которой есть интересные для биотехнологов свойства (см. об этом на PCR). Но есть также культивируемые бактерии, которые плохо поддаются генным модификациям, как, например, Streptomyces sclerotialus, выделенная в индийском городе Пуна.

Авторы работы идентифицировали у S. sclerotialus генный кластер биосинтеза (BSG) длиной 20 kb, выделили и внедрили в бактерии других видов Streptomyces., более толерантные к генноинженерным манипуляциям. Интересно, что этот кластер в природе у S. sclerotialus был неактивен. Возможно, бактерия его могла его задействовать при изменении условий, для получения конкурентного преимущества перед другими микроорганизмами. Исследователи с помощью CRISPR/Cas9 целенаправленно инактивировали репрессор транскрипции и тем самым включили синтез некоего нового метаболита. Методами аналитической химии его идентифицировали как (2-(бензоилокси)ацетил)-L-пролин и назвали склериновой кислотой. Последующие делеции различных генов с помощью CRISPR/Cas9 помогли идентифицировать гены ферментов, осуществляющие различные этапы биосинтеза.

Склериновая кислота продемонстрировала 32%-ное ингибирование роста штамма Mycobacterium tuberculosis (H37Rv), а также проявляла ингибирующую активность в отношении ассоциированного с раком метаболического фермента никотинамида N-метилтрансферазы (NNMT).

Как отметил доктор Кристоф Корре, технологии последнего десятилетия предоставили доступ к геномам до сих пор не изученных бактериальных видов, а значит, и к новым молекулам с терапевтическим потенциалом. Дальнейшие изменения в правилах игры принесет внедрение автоматизации и робототехники, что позволит обнаружить тысячи натуральных продуктов, скрытых в бактериальных геномах.

Источник

Fabrizio Alberti et al. // Triggering the expression of a silent gene cluster from genetically intractable bacteria results in scleric acid discovery. // Chemical Science, 2019; DOI: 10.1039/C8SC03814G