Новый фермент поможет в разработке противоопухолевых препаратов
В июне 2023 года ученые из Университета Райс (США) опубликовали статью в журнале Journal of the American Chemical Society, где описали полную последовательность ферментативных реакций, которые использует морской гриб для синтеза 21R-цитринадина А - сложного молекулярного соединения с противораковыми свойствами. В ходе исследования они также обнаружили новый фермент, CtdY, который является единственным известным ферментом, способным разрывать амидную связь.
CtdY является частью генного кластера, который кодирует все ферменты, необходимые для синтеза 21R-цитринадина А. Ученые изолировали этот кластер из ДНК морского гриба и вставили его в бактерию Escherichia coli, чтобы получить больше ферментов и соединений для изучения. Они также выделили каждый фермент отдельно и тестировали их действие на различных субстратах. Таким образом, они смогли определить последовательность реакций, которые приводят к образованию 21R-цитринадина А. Они также смогли улучшить выход соединения, оптимизируя условия культивации бактерий и добавляя некоторые химические реагенты.
Амидные связи образуются между аминокислотами и составляют основу всех белков. Они являются фундаментальными и очень стабильными типами связей. Способность фермента CtdY разрывать амидные связи может сделать его полезным инструментом при создании новых лекарств.
— Кьюйю Ни, постдокторант из лаборатории Гао, одна из ведущих авторов исследования.
Фермент CtdY принадлежит к большому семейству ферментов, известных как цитохромы P450, которые выполняют различные функции и уже длительное время изучаются с точки зрения их потенциального использования в промышленных и фармацевтических целях. Однако ни один из документированных до сих пор P450 не был способен разрывать амидную связь. Фермент CtdY примечателен не только тем, что он может разрывать высокостабильную связь, но и тем, что он делает это в условиях очень сложной молекулярной структуры.
— Кьюйю Ни.
Лаборатория Гао уже несколько лет работает над тем, чтобы раскрыть все этапы, вовлеченные в производство соединения 21R-цитринадина А. Соединение неоднократно показало свою эффективность при использовании в борьбе против лейкемии у крыс и человеческих клеток рака горла, согласно исследованиям Шуай Лю, постдокторанта из Университета Райс, являющегося ведущим соавтором исследования.
Многие лекарства, применяющиеся для лечения рака и инфекционных заболеваний, являются производными от природных продуктов, но в данном исследовании ученые стремятся приблизиться к пониманию того, каким образом природа их производит. Изучение влияния созданных в процессе препаратов на обмен веществ, особенно происходящий в печени, является действительно важным шагом в разработке новых противораковых препаратов. Ферменты, участвующие в метаболизме противораковых препаратов, могут существенно влиять на их эффективность.
Ученые надеются, что их открытие поможет понять, как природа создает сложные молекулы с лекарственными свойствами, и как можно использовать эти молекулы для разработки новых лекарств. На данном этапе предполагается, что фермент CtdY может стать универсальным инструментом для модификации белков и создания новых молекулярных структур. В дальнейшем исследователи хотят изучить и другие генные кластеры, которые также могут кодировать некоторые важные для медицины соединения.
CtdY является частью генного кластера, который кодирует все ферменты, необходимые для синтеза 21R-цитринадина А. Ученые изолировали этот кластер из ДНК морского гриба и вставили его в бактерию Escherichia coli, чтобы получить больше ферментов и соединений для изучения. Они также выделили каждый фермент отдельно и тестировали их действие на различных субстратах. Таким образом, они смогли определить последовательность реакций, которые приводят к образованию 21R-цитринадина А. Они также смогли улучшить выход соединения, оптимизируя условия культивации бактерий и добавляя некоторые химические реагенты.
Почему это важно для медицины?
Амидные связи образуются между аминокислотами и составляют основу всех белков. Они являются фундаментальными и очень стабильными типами связей. Способность фермента CtdY разрывать амидные связи может сделать его полезным инструментом при создании новых лекарств.
То, на что способен CtdY впечатляет. Открытый нами фермент обладает значительным потенциалом для фармацевтической промышленности
— Кьюйю Ни, постдокторант из лаборатории Гао, одна из ведущих авторов исследования.
Фермент CtdY принадлежит к большому семейству ферментов, известных как цитохромы P450, которые выполняют различные функции и уже длительное время изучаются с точки зрения их потенциального использования в промышленных и фармацевтических целях. Однако ни один из документированных до сих пор P450 не был способен разрывать амидную связь. Фермент CtdY примечателен не только тем, что он может разрывать высокостабильную связь, но и тем, что он делает это в условиях очень сложной молекулярной структуры.
Для наших целей необходимо сохранить остальную часть структуры и нарушить только одну, трудно разрываемую связь - это очень специфическая и сложная задача
— Кьюйю Ни.
Лечение онкологических заболеваний
Лаборатория Гао уже несколько лет работает над тем, чтобы раскрыть все этапы, вовлеченные в производство соединения 21R-цитринадина А. Соединение неоднократно показало свою эффективность при использовании в борьбе против лейкемии у крыс и человеческих клеток рака горла, согласно исследованиям Шуай Лю, постдокторанта из Университета Райс, являющегося ведущим соавтором исследования.
Многие лекарства, применяющиеся для лечения рака и инфекционных заболеваний, являются производными от природных продуктов, но в данном исследовании ученые стремятся приблизиться к пониманию того, каким образом природа их производит. Изучение влияния созданных в процессе препаратов на обмен веществ, особенно происходящий в печени, является действительно важным шагом в разработке новых противораковых препаратов. Ферменты, участвующие в метаболизме противораковых препаратов, могут существенно влиять на их эффективность.
Ученые надеются, что их открытие поможет понять, как природа создает сложные молекулы с лекарственными свойствами, и как можно использовать эти молекулы для разработки новых лекарств. На данном этапе предполагается, что фермент CtdY может стать универсальным инструментом для модификации белков и создания новых молекулярных структур. В дальнейшем исследователи хотят изучить и другие генные кластеры, которые также могут кодировать некоторые важные для медицины соединения.
- Алексей Павлов
- Rice University
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....