Нов метод за производство на сложни природни продукти от амеби е разработен от изследователски екип от Института за изследване на природни продукти и биология на инфекциите "Лайбниц" – Институт "Ханс Кнол" (Leibniz-HKI) в Йена, Германия. Тези поликетиди включват различни антибиотици, но също и оливетолова киселина, междинно съединение в биосинтетичния път на тетрахидроканабинол (THC) - основното психоактивно вещество в канабиса.
Поликетидите са естествени продукти с широк спектър от терапевтични приложения. Сред тях са хранителни добавки, различни антибиотици като еритромицин и един от ключовите канабиноидни прекурсори: оливетоловата киселина. Необходима е за синтеза на тетрахидроканабинол (THC). Медицинската употреба на това психоактивно вещество се проучва интензивно и вече се използва за облекчаване на пациенти с неврологични заболявания и болка, наред с други състояния.
THC е естествена съставка в растението канаби, "но изолирането на THC в чистата му форма от изобилието от вещества е много сложно", коментира Фалк Хилман (Falk Hillmann), ръководител на младшата изследователска група от Leibniz-HKI и сътрудник на изследването.
Химическият синтез на THC от друга страна е скъп и добивът е нисък. Ето защо той и екип изследват как такива растителни вещества могат да бъдат ефективно произведени по биотехнологичен път.
„Досега се използват основно бактерии като Escherichia coli или дрождите Saccharomyces cerevisiae, но нито едните от тях не е производител на естествени продукти“, обяснява Вито Валианте (Vito Valiante), ръководител на част от изследователския екип.
Съответно е необходим голям брой генетични модификации, за да се даде възможност за синтез в тези класически моделни организми. Ето защо изследователският екип търси алтернативи. Един обещаващ кандидат е амебата Dictyostelium discoideum, която вече притежава множество биосинтетични гени за производството на естествени продукти като поликетиди.
„Разглеждайки по-отблизо гените, забелязахме, че някои показват голяма прилика с растителните биосинтетични гени“, разказва водещият автор Кристин Реймър (Christin Reimer), която работи по темата за своята докторска степен.
За да проверят доколко амебата D. discoideum е подходяща като базов организъм за биотехнологично производство, изследователите първо успяват да накарат амебата да произведе хранителната добавка ресвератрол, също поликетид. След това те включват растителния ензим, който произвежда прекурсора на THC оливетолова киселина в генома на амебата. Но все още бе необходимо добавянето на химически прекурсори, за да се осъществи синтезът.
За да заобиколят това, изследователите се възползват от естествените свойства на амебата и комбинират растителния ензим с амебен ензим.
„Амебата е способна да произведе необходимия прекурсор, единичен хексан, директно на място“, обяснява Хилман. По този начин изследователският екип успява да произведе функционален междуцарствен хибриден ензим, който произвежда оливетолова киселина без допълнителни добавки.
„С нашето изследване ние показахме, че амебата Dictyostelium може да се използва като биотехнологична производствена платформа за натурални продукти на базата на поликетиди“, отбелязва Реймър.
Изследователите вече са подали заявка за патент за процеса и се стремят да го подобряват непрекъснато.
„Следващата ни цел е да вмъкнем двата ензима, които все още липсват, за да можем да произведем крайния продукт THC в амебите“, обяснява Хилман.
Справка: “Engineering the amoeba Dictyostelium discoideum for biosynthesis of a cannabinoid precursor and other polyketides” by Christin Reimer, Johann E. Kufs, Julia Rautschek, Lars Regestein, Vito Valiante and Falk Hillmann, 6 January 2022, Nature Biotechnology.
DOI: 10.1038/s41587-021-01143-8
Източник: Cannabinoids From Amoebae: New Process for the Production of Active THC Compounds
LEIBNIZ INSTITUTE FOR NATURAL PRODUCT RESEARCH AND INFECTION BIOLOGY
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари