Nowe leki przeciwzapalne i antynowotworowe z pleśni cytrusowej?

Pleśń atakująca owoce cytrusowe potrafi syntetyzować związki mogące posłużyć do otrzymania cennych leków, a wykorzystywanego do tej syntezy enzymu można by użyć w przemyśle farmaceutycznym — informuje „Journal of the American Chemical Society”.

• Naukowcy badają proces, w którym grzyby syntetyzują niektóre ze swoich najsilniej działających związków, zwłaszcza cyklopentachromon, którego pochodne wykazały obiecujące działanie w walce z nowotworami
• Tym, co wyróżnia cyklopentachromon, jest charakterystyczna struktura, która stanowi fundament dla wielu bioaktywnych cząsteczek
• Pożyczamy narzędzia natury, aby rozwijać i badać te związki dalej, co potencjalnie może doprowadzić do opracowania nowych leków — napisali naukowcy

W roku 1928 Alexander Fleming przypadkowo odkrył penicylinę, zapoczątkowując erę antybiotyków i innych leków pozyskiwanych z grzybów. Leki te okazały się skuteczne w różnych sytuacjach – od infekcji i wysokiego poziomu cholesterolu po odrzucenie narządu, a nawet nowotwory.

Mimo tak licznych zastosowań wiele pozostaje do zbadania – na przykład proces, w którym grzyby syntetyzują niektóre ze swoich najsilniej działających związków. Chodzi zwłaszcza o cyklopentachromon, którego pochodne wykazały obiecujące działanie w walce z nowotworami, przy zmniejszaniu stanu zapalnego, a także inne właściwości lecznicze.

Trudna do skopiowania struktura

Chociaż pochodne chromonu udaje się już wytwarzać w warunkach laboratoryjnych, charakterystyczna struktura jego cząsteczki okazała się trudna do dokładnego skopiowania.

— Bardzo łatwo jest skończyć z wersją, w której wiązania chemiczne nie znajdują się we właściwym miejscu lub struktura jest odwrócona — zaznaczyła prof. Sherry Gao z University of Pennsylvania w Filadelfii (USA). – Natura miała miliardy lat na opracowanie ścieżek tworzenia tych związków. Teraz możemy pożyczyć narzędzia natury, aby rozwijać i badać te związki dalej, co potencjalnie może doprowadzić do opracowania nowych leków.

Tym, co wyróżnia cyklopentachromon, jest charakterystyczna struktura: trzy pierścienie węglowe, dwa z sześcioma atomami węgla i jeden z pięcioma atomami węgla. Układ ten stanowi strukturalny fundament dla wielu bioaktywnych cząsteczek.

Jednak jeden ze znanych chemicznych prekursorów cyklopentachromonu ma dodatkowy węgiel, tworząc trzy pierścienie tej samej wielkości. Dokładny sposób, w jaki natura zmienia tę substancję chemiczną na związek o innej strukturze pierścienia, nigdy wcześniej nie został opisany.

Naukowcy prowadzili badania na pleśni na owocach cytrusowych

Naukowcy z Filadelfii prowadzili badania na pleśni, która powszechnie występuje na owocach cytrusowych. Wyjaśnienie procesu wytwarzania cyklopentachromonu wymagało systematycznego włączania i wyłączania genów P. citrinum, aż do momentu zakłócenia ścieżki syntezy, co wyjaśniło, które geny kodowały odpowiedzialny za ten proces enzym. — To było jak testowanie setek przełączników światła, aby sprawdzić, który z nich obsługuje konkretną żarówkę – podkreśliła Qiu Yue Nie, pierwsza autorka artykułu.

Jak odkryli naukowcy, inny związek pośredni, 2S-remisporyna A, która jest wytwarzana przez nowo zidentyfikowany enzym, IscL, ma atom siarki wystający z jednej strony struktury trójpierścieniowej.

Wiązanie węgiel–siarka w 2S-remisporynie A może łączyć się z szeroką gamą innych grup, dając różnorodne cząsteczki. — Ten związek pośredni jest wysoce reaktywny — podkreśliła Qiuyue Nie. Wiązanie węgiel–siarka może reagować z różnymi donorami siarki, aby wytworzyć wiele nowych związków.

Naukowcy kopiują działania natury

Fakt, że 2S-remisporyna A jest bardzo reaktywna i łączy się z różnymi cząsteczkami, nawet z samą sobą, wyjaśnia, dlaczego prekursor ten nigdy wcześniej nie został w pełni zidentyfikowany.

— Nigdy nie moglibyśmy wymyślić, jak wytworzyć tak reaktywny związek pośredni. Musieliśmy dowiedzieć się, jak natura go wytwarza, a następnie sami wykorzystać te narzędzia enzymatyczne — zaznaczyła Qiu Yue Nie.