Accesul la compusi chimici complecsi va permite noi studii farmacologice asupra unor potentiale analgezice. Celulele drojdiilor au fost transformate in adevarate fabrici biologice care produc o gama larga de alcaloizi – compusi chimici naturali, precum morfina, care contin atomi de azot, compusi care deseori au propietati farmacologice.
Alcaloizii sunt substante organice heterociclice cu azot, de origine vegetala, cu caracter bazic, rezultate in urma metabolismului secundar al plantelor, care dau reactii caracteristice si au actiune asupra organismelor animale, de cele mai multe ori de natura toxica.
Mii de alcaloizi diferiti sunt cunoscuti, dar numai o parte dintre ei pot fi obtinuti in cantitati suficiente, de obicei prin extragerea lor din plante, cum ar fi opium din mac. Alcaloizii sunt sintetizati prin diferite secvente de reactii biochimice, care implica multe enzime si multe mecanisme reglatoare complexe. Unele molecule intermediare care ar putea avea aplicatii importante sunt obtinute prin aceasta metoda, dar complexitatea acestor substante chimice si faptul ca se gasesc in cantitati mici, face extragerea si sinteza lor atat dificila cat si scumpa.
“Cea mai buna abordare pentru a obtine cantitati mai mari din acesti compusi ar fi prin inginerie genetica aplicata plantelor producatoare, astfel incat acestea sa se opreasca din biosinteza alcaloizilor la un anumit produs intermediar, si astfel acesta sa se acumuleze la nivelul plantelor,” spune Christina Smolke, chimist la California Institute of Technology in Pasadena.”Oamenii au incercat aceasta metoda, insa nu s-au obtinut rezultate convingatoare – daca distrugi enzima ajungi sa distrugi si o mare parte din metoda de biosinteza,” adauga ea.
Alti cercetatori au folosit deja drojdiile pentru a produce compusi cu aplicatii farmaceutice, cum ar fi hidrocortizon si precursorul medicamentului antimalaric artemisina, acidul artemisinic. Smolke si colegul sau Kristy Hawkins au reusit sa refaca cu succes in celule de drojdii majoritatea elementelor cheie a cailor de sinteza a alcaloizilor. Rezultatele cercetarilor au fost publicate in Nature Chemical Biology.
Hawkins si Smolke s-au axat pe alcaloizii benzilizochinolinici (BIAs), care includ analgezicele morfina si codeina. Astfel ei au inserat in celulele drojdiilor genele de la trei plante: Papaver somniferum, Thalictrum flavum, Arabidopsis thaliana. Aceste gene sunt raspunzatoare de enzimele care ajuta la sinteza alcaloizilor benzilizochinolinici, din subtante chimice mai simple. Deasemenea, ei au mai adaugat si gena pentru o enzima umana, P450, care actioneaza asupra mai multor alcaloizi.
Prin amestecarea si combinarea mai multor combinatii de enzime, cercetatorii au reusit sa produca cantitati importante a sapte alcaloizi diferiti, de tip BIAs. “Acum ca avem acces la intermediari, lucru care inainte nu era posibil, oamenii de stiinta vor putea sa realizeze studii asupra activitatii farmacologice a acestor intermediari,” spune Smolke. “Noi obtinem 100 pana la 200 miligrame/litru de drojdii, cantitate importanta pentru molecule potential active. Cu o simpla optimizare a fermentatiei am putea sa obtinem o cantitate de 10 pana la 100 de ori mai mare,” adauga el.
Hawkins si Smolke au reusit deasemenea sa adapteze sistemul pentru ca drojdiile sa produca cantitatea optima din fiecare enzima, necesara sintezei oricarui alcaloid dorit.
Sarah O’Connor, de la Massachusetts Institute of Technology – Cambridge – expert in biosinteza produsilor chimici naturali, este impresionata de acest studiu. “Este foarte promitator faptul ca metodele de biosinteza ale alcaloizilor intalnite la plante sunt reproduse acum la nivelul unor fiinte vii microscopice. Ceea ce este foarte important este faptul ca Smolke a aratat cum aceasta metoda poate fi folosita pentru a descoperi noi enzime care catalizeaza transformarile biosintetice,” adauga O’Connor.
“Speram acum sa extindem metoda in ambele directii, atat in obtinerea unei game mai largi de intermediari, chiar si de produsi finali, dar in acelasi timp in pornirea de la substrate cat mai simple,” spune Smolke. “Sistemul ne va permite si sa producem alcaloizi care nu sunt naturali, prin folosirea de enzime din surse diferite si in combinatii care nu se gasesc in natura,” adauga Smolke.
Bibliografie:
1. Szczebara, F. M. et al. Nature Biotechnol. 21, 143-149 (2003).
2. Ro, D. K. et al. Nature 440, 940-943 (2006).
3. Hawkins K. M. and Smolke C.D. Nature Chem. Biol. doi: 10.1038/nchembio.105 (2008).
4. www.nature.com
5. Wikipedia – enciclopedia libera
| < Anterior | Urmator > |
|---|
