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.

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.


— 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.

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.