Исследователи из США выделили вещество, которое может стать новым ценным лекарством, из редкого вида актиномицетов под названием Lentzea flaviverrucosa.
Актиномицеты — это группа бактерий, имеющих способность к формированию в оптимальных для существования условиях тонких ветвящихся нитей диаметром 0,4–1,5 мкм, напоминающих мицелий грибов. Наиболее распространены актиномицеты в почве, некоторые из них являются симбионтами других организмов. Актиномицеты продуцируют биологически активные компоненты, которые составляют основу многих клинически полезных лекарств, особенно антибиотиков и противоопухолевых средств. В 1939 году микробиолог Николай Красильников впервые выделил из актиномицетов антибиотик — мицетин. А в 1945 году Зельман Ваксман и его коллеги получили из актиномицета Streptomyces globisporus знаменитый антибиотик стрептомицин. С 1940-х годов фармацевтические компании анализировали многие распространенные актиномицеты, чтобы узнать, какие вещества они способны производить. Сегодня около двух третей всех антибиотиков, используемых в медицине, получают из актиномицетов.
Однако до сих пор далеко не все актиномицеты достаточно изучены. «Эти актиномицеты, как правило, труднее найти в природе, чем другие, и они растут медленнее», — рассказывает ведущий автор исследования Джошуа Блоджетт (Joshua Blodgett) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. К таким редким и неизученным актиномицетам относится Lentzea flaviverrucosa. Исследователи обнаружили, что этот редкий актиномицет продуцирует молекулы, активные против некоторых типов рака яичников человека, фибросаркомы, рака предстательной железы и клеточных линий лейкемии.
Lentzea flaviverrucosa обратил на себя внимание исследователей, когда те искали редкие актиномицеты с генетическим признаком, указывающим на то, что они могут производить пиперазилы. Эти молекулы включают в себя необычный структурный блок, который служит признаком потенциальной лекарственной активности. Затем ученые столкнулись с сюрпризом. «Оказалось, что одна область генома может создавать две разные молекулы. Это просто немного странно, — говорит Блоджетт. — Обычно мы думаем о кластере генов, группах генов, которые являются своего рода чертежами для создания отдельных молекул, подобных лекарствам. Но похоже, что в этом единственном кластере было предсказано слишком много химии».
Используя комбинацию современной метаболомики с методами химической и структурной биологии, авторы смогли показать, что этот редкий актиномицет на самом деле производит две разные биологически активные молекулы из одного набора генов, называемого суперкластером. Позже эти две молекулы соединяются в результате нетипичной химической реакции. «Природа соединяет две разные вещи вместе. И, как оказалось, против нескольких разных линий раковых клеток, когда вы соединяете А и В вместе, они превращаются во что-то более мощное», — говорит Джошуа Блоджетт.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.