Биотехнологи предложили новый способ производства целого ряда природных активных соединений. С помощью амеб им удалось синтезировать антибиотики и пищевые добавки, а также оливетоловую кислоту — предшественницу тетрагидроканнабинола, который сейчас активно применяют в медицине.
Dictyostelium discoideum/ © Falk Hillmann
Коллектив ученых из Института имени Ганса Кнелля (Германия) разработал инновационный метод производства природных активных соединений. Исследователи использовали амеб для синтеза поликетидов — вторичных метаболитов практически всех живых организмов. Эти вещества обладают широким спектром терапевтических применений. К ним относятся пищевые добавки, некоторые антибиотики, в том числе эритромицин, и один из ключевых предшественников каннабиноидов — оливетоловая кислота, прекурсор тетрагидроканнабинола (ТГК).
Это известное психоактивное вещество сейчас активно изучают медики всего мира, так как его можно использовать для облегчения неврологических заболеваний и хронических болей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
ТГК содержится в соцветиях и листьях конопли, однако выделить его в чистом виде крайне сложно. С другой стороны, химический синтез ТГК — достаточно дорогой процесс. Поэтому ученые обратились к методам биотехнологий. До сих пор для синтеза различных химических соединений в основном использовали бактерии, такие как кишечная палочка Escherichia coli, или дрожжи Saccharomyces cerevisiae.
Однако производство сложных природных соединений требует огромного количества модификаций генома бактерии. Поэтому ученые ищут организмы, которые могли бы их заменить. Многообещающим кандидатом оказалась амеба Dictyostelium discoideum, имеющая множество генов для биосинтеза различных природных соединений, в том числе поликетидов. Кроме того, оказалось, что некоторые из этих генов похожи на гены растений.
Чтобы проверить, насколько хорошо D. discoideum подходит для биотехнологического производства, ученые отредактировали геном амебы так, что она начала производить поликетид ресвератрол, который используется в качестве пищевой добавки. После того как амеба успешно справилась с этой задачей, исследователи внесли в ее ДНК ген растительного фермента, производящего оливетоловую кислоту.
Но этот процесс все же требовал добавления дополнительный химических реагентов. Чтобы обойти ограничение, создали гибридный фермент, сочетающий черты белка амебы и растения. Новый фермент позволил амебам производить оливетоловую кислоту без использования дополнительных химических соединений.
Таким образом, D. discoideum может стать новой биотехнологической платформой для производства природных соединений на основе поликетидов. Теперь ученые планируют добавить амебе еще два фермента, чтобы она смогла сразу производить их конечную цель — ТГК.
