В течение ста лет, начиная с 1928 года, когда Александр Флеминг случайно открыл пенициллин, грибы стали ценным источником лекарств. С их помощью лечат различные болезни: от инфекций и повышенного уровня холестерина до отторжения органов и даже рака. Неясным остается процесс синтезирования грибами некоторых из самых мощных соединений, особенно циклопентахромона — ключевого компонента грибных продуктов, производные которых помимо прочих лечебных свойств могут бороться с раком и уменьшать воспаление. сообщается на сайте Пенсильванского университета.
Хотя ученым удалось синтезировать производные циклопентахромона в лабораторных условиях, точное копирование отличительной структуры молекулы оказалось сложной задачей. «Возможна ошибка при размещении связей или перевернутая структура», — отмечает Шерри Гао, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии.
В работе, опубликованной в Journal of the American Chemical Society,Сотрудники лаборатории Гао описывают, как расшифровали инструкции природы — гены. Penicillium citrinumИсследователи изучали плесень, которая часто появляется на цитрусовых, с целью выявления фермента, способного производить соединения с циклопентахромоновым содержанием.
По словам Гао, ведущего автора статьи, у природы было миллиарды лет, чтобы придумать способы создания таких соединений. Теперь мы можем использовать природные инструменты для изучения и развития этих соединений, что потенциально позволит создать новые лекарства.
Характерная структура циклопентахромона уникальна тем, что включает трио углеродных колец: два с шестью и одно с пятью углеродами. Как строительные леса, служащие основой для здания, эти кольца формируют основу для многих биологически активных молекул.
Известный предшественник циклопентахромона имеет дополнительный атом углерода, создавая три одинаковых по размеру кольца.
Механизм, которым природа преобразует это вещество в вещество с другой кольцевой структурой, остаётся невыясненным, так как подобные структуры обычно стабильны.
Чтобы выяснить этот процесс, требовалось последовательно включать и выключать гены. P. citrinumИсследователи продолжили эксперименты до тех пор, пока путь не был нарушен, и им стало понятно, какие гены отвечают за работу фермента. «Это напоминало проверку сотен выключателей, чтобы выяснить, какой управляет конкретным светильником», — рассказывает Цюйюэ Ни, автор статьи.
У промежуточного соединения 2S-ремиспорина A, синтезируемого ферментом IscL, атом серы прикреплен к трехкольцевой структуре подобно тому, как груз подвешен к платформе грузовика.
Высокая реактивность циклопентахромона и обуславливает его лекарственную универсальность: как грузовик может буксировать различные приспособления, от фургонов до лодок, связь углерода с серой в 2S-ремиспорине A может соединяться со многими группами, создавая разнообразные молекулы. «Это промежуточное соединение очень реакционноспособно», — сказал Ние. «Связь углерода с серой может реагировать с разными донорами серы, образуя множество новых соединений».
Высокая реактивность 2S-ремиспорина А, способного связываться с разными молекулами, в том числе и сам с собой, мешает полному его идентификации. «Мы не могли разработать способ получения такого реактивного промежуточного соединения», — признается Ние. «Нам нужно было понять, как природа это делает, и затем применить эти методы самостоятельно».
Ученые рассчитывают, что полученный результат послужит основой для применения соединений грибов в лечебных целях. «Природа располагает удивительным арсеналом инструментов», – отметил Гао. «Данная работа демонстрирует механизм создания одного из них».
[Фото: ru.123rf.com]