Группа исследователей из Уорикского университета и Университета Монаша разгадала загадку, которая десятилетиями ставила в тупик разработчиков лекарств: как бактерии естественным образом создают несколько версий мощных противораковых препаратов. Это открытие может ускорить разработку методов лечения трудноизлечимых видов рака.
Использование бактериальных ферментов для создания вариантов лекарств — стратегия, известная как комбинаторный биосинтез, — давно является целью ученых. Но без понимания того, как взаимодействуют эти ферменты, прогресс застопорился.
Группа исследователей опубликовала в журнале Nature Communications статью, в которой наконец-то раскрыто, как бактериальные ферменты взаимодействуют друг с другом и работают сообща, чтобы создать семейство родственных противораковых соединений. В это семейство входит ромидепсин (истодак) — клинически одобренный препарат для лечения рака крови. Поняв принцип процесса «смешивания и подбора» и воспроизведя его в лабораторных условиях, исследователи разработали подход к созданию новых методов лечения.
«На протяжении десятилетий мы знали, что бактерии могут естественным образом вырабатывать несколько вариантов мощных противораковых препаратов, но понятия не имели, как они это делают, — сказал первый автор исследования доктор Манро Пассмор, научный сотрудник химического факультета Уорикского университета. — Эта работа наконец-то раскрывает секрет. Это прорыв, который был нам нужен, чтобы разрабатывать препараты».
Анализ показал, что небольшие молекулярные участки, называемые «доменными стыками», служат связующим звеном между основным механизмом сборки лекарств и ферментами, участвующими в создании вариативных компонентов. Важно отметить, что эти стыки используют консервативную точку соединения, совместимую с множеством различных ферментов, — эта особенность объясняет, как бактерии создают структурное разнообразие, сохраняя при этом точность и эффективность своих лекарств.
В работе также прослеживается естественная эволюция систем, вырабатывающих лекарства. Исследователи обнаружили, что недавно открытое соединение, вероятно, произошло от родственной системы, вырабатывающей лекарства, в результате дупликации генов и рекомбинации.
Профессор Грег Чаллис заключает: «Это исследование дает нам план того, как делать то, что делает природа, но лучше и быстрее. Обратно проектируя эволюционную логику природы, мы сможем разрабатывать синтетические пути для создания противораковых препаратов с оптимизированными для клинического применения свойствами, такими как повышенная эффективность, улучшенная селективность, меньшее количество побочных эффектов. Наша ближайшая цель — создать расширенную библиотеку препаратов для лечения различных видов рака».
