Ферменты как средство создания антибиотиков

Строители знают, что для правильного выполнения поставленной задачи требуются точность и специальные инструменты. То же самое верно и на молекулярном уровне при создании комбинированных антибиотиков. Новые данные, полученные в Университете штата Северная Каролина, демонстрируют возможность использовать фермент как «гаечный ключ» при «сборке» антибиотика. Модифицируя этот фермент, исследователи надеются разработать и синтезировать более сильные и адаптируемые под конкретные нужды антибиотики из недорогих природных соединений.

Кирромицин – широко известный антибиотик, который можно получить путем естественного синтеза, проходящего вне химической лаборатории. Природа создает соединения, подобные кирромицину, посредством последовательного действия ферментов, собирающих антибиотик, как на конвейере завода. Каждый из ферментов выполняет определенную функцию, собирая различные фрагменты молекул вместе наподобие пазла. Если разобраться в этом процессе на молекулярном уровне, у химиков появится возможность использовать разработанный природой механизм для синтеза антибиотиков и противоопухолевых препаратов с меньшими потерями и издержками.

Химик Гэвин Уильямс (Gavin Williams) обратил внимание на один из ферментов, участвующих в сборке кирромицина. Фермент назван KirCII и отвечает за установку молекулярного фрагмента антибиотика в ключевое место. Как отмечает Уильямс: «KirCII является стержневым ферментом всего комплекса. Природные соединения собираются ферментами из кусочков, небольших модулей или блоков, связываемых в определенном порядке. Ферменты, подобные KirCII, работают по принципу гаечного ключа, собирающего эти молекулярные фрагменты. Без них сборка молекулы не будет завершена надлежащим образом».

Уильямс с командой провели молекулярный анализ KirCII, чтобы установить, почему и как он сцепляет между собой специфические фрагменты белка в составе кирромицина. Оказалось, что фермент имеет на своей поверхности электрический заряд, комплементарный заряду на поверхности белка, что способствует их связыванию. Когда KirCII находит совпадающие заряды, то ставит белок на место. Ученые смогли найти заряженную область KirCII, которая связывается с белком-мишенью. Они надеются использовать это для создания комплементарных зарядов на поверхности других белков, чтобы KirCII мог связывать и их.

Уильямс говорит: «На данный момент KirCII является специфическим «гаечным ключом». Если его модифицировать, чтобы он подходил к другим белкам, мы сможем превратить его в набор различных «ключей» и создать совершенно разные антибиотики. Кирромицин на данный момент не очень полезен, но используя KirCII, чтобы собрать фрагменты других антибиотиков, мы сможем смешивать, сочетать и создавать новые, более сильные антибиотики».