Chemicy z UF odkrywają nowy naturalny związek
Chemicy z UF odkrywają nowy naturalny związek
Zespół chemików UF odkrył nieznany wcześniej naturalny związek, a także zupełnie nową rodzinę enzymów. To przełomowe osiągnięcie pozwala uzyskać wgląd w skomplikowane procesy rządzące substancjami naturalnymi. Pogłębia naszą wiedzę o tym, jak złożone cząsteczki powstają w przyrodzie, jednocześnie rodząc poważne pytania dotyczące ewolucyjnej dynamiki genetyki.
W ustaleniach opublikowanych w czasopiśmie Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznegobadacze odkryli nowy terpenoid, biosyntetyzowany w niezwykły sposób. Terpenoidy, zróżnicowana grupa związków naturalnych, występują we wszystkich żywych organizmach. Te związki chemiczne, charakteryzujące się skomplikowanymi strukturami na bazie węgla, które nadają wyraźne trójwymiarowe kształty, wzbudziły ogromne zainteresowanie ze względu na ich różnorodne zastosowania w farmaceutykach, biopaliwach, kosmetykach i agrochemikaliach.
Jako największa rodzina produktów naturalnych, terpenoidy tworzą szereg substancji zapachowych i smakowych, takich jak olejki eteryczne i mentol. Ponadto pełnią kluczową rolę w ochronie roślin przed drapieżnikami i patogenami.
„Terpeny są fajne i nie tylko rośliny je wytwarzają” – powiedział główny autor badania, chemik Jeffreya Rudolfa. „Wytwarzają je także wszelkiego rodzaju bakterie”.
Spośród wielu różnorodnych zastosowań terpenoidów grupę badawczą Rudolfa interesuje ich wartość lecznicza. Chociaż terpenoidy są obecnie wykorzystywane do produkcji leku przeciwnowotworowego Taxol i artemizyny, leku przeciwmalarycznego, zespół Rudolfa ma nadzieję, że jego wysiłki mające na celu zrozumienie złożoności terpenoidów otworzą nowe możliwości poprawy zdrowia ludzkiego. Rudolf Lab przyjmuje interdyscyplinarne podejście do swoich badań, uwzględniając aspekty mikrobiologii, genetyki, genomiki, chemii, biosyntezy, metabolomiki i enzymologii.
„Jesteśmy zainteresowani badaniem terpenoidów pochodzenia bakteryjnego” – powiedział Rudolf, „ponieważ ich struktura, aktywność biologiczna i właściwości różnią się od tych wytwarzanych przez rośliny, grzyby i zwierzęta”.
Zróżnicowane właściwości terpenoidów czynią je cennymi elementami do odkrywania leków, ponieważ nawet niewielka zmiana strukturalna w cząsteczce może drastycznie zmienić jej aktywność. To sprawia, że odkrycie nowego terpenoidu jest krytycznym krokiem w kierunku postępu. „Jego struktura organiczna jest niezwykle rzadka i znane są tylko cztery przypadki” – powiedział Rudolf.
Poza potencjałem zastosowań zdrowotnych grupa Rudolfa jest zainteresowana lepszym zrozumieniem działania natury. Według Rudolfa rodzaje terpenoidów, które odkrył zespół, rzadko występują w bakteriach, ale są powszechne w koralowcach.
„Istnieją szerokie pytania biosyntetyczne i ewolucyjne dotyczące tego, jak i dlaczego te cząsteczki powstają w tych drastycznie różnych organizmach żyjących w różnych środowiskach” – powiedział.
Podczas swoich badań chemicy natknęli się także na zupełnie nową rodzinę enzymów. Biochemicy często potrafią przewidzieć funkcję enzymów, badając ich sekwencje białkowe, wyjaśnia Rudolf, opierając się na wiedzy dotyczącej podobnych, wcześniej badanych enzymów. Jednakże ten konkretny enzym ma sekwencję niepodobną do żadnego innego scharakteryzowanego białka, co czyni go całkowicie nieznanym w tej dziedzinie.
Naukowcy odkryli także enzym, który utracił swoją naturalną funkcję w wyniku ewolucyjnej delecji genetycznej. Naprawiając tę wadę genetyczną, udało im się przywrócić funkcję przodków. Przyczyny utraty funkcji w przyrodzie pozostają przekonującą tajemnicą.
Odkrycia te pozwalają nam zrozumieć, w jaki sposób te złożone cząsteczki powstają w przyrodzie, zidentyfikować i opracować narzędzia biokatalityczne do zastosowań syntetycznych oraz wykorzystać nowe informacje o genach do przyszłego odkrywania produktów naturalnych.
Patrząc w przyszłość, zespół Rudolfa ma nadzieję kontynuować poszukiwania nowych terpenoidów. „Zarysowaliśmy jedynie powierzchnię tego, co wiadomo o terpenoidach bakteryjnych” – powiedział Rudolf. „Dzięki odkryciu tych enzymów możemy teraz wykorzystać je do badania genomów drobnoustrojów w celu znalezienia nowych cząsteczek”.
Przeczytaj całe badanie tutaj.
