Данські вчені розробили систему інструментів, що дозволяє ефективно експресувати цитохроми p450 в бактеріальних клітинах. Ці білки беруть участь у фінальних стадіях біосинтезу таких речовин, як терпеноїди, які, в свою чергу, входять до складу лікарських препаратів для боротьби з раком, псоріазом, малярією та іншими захворюваннями. Роботу можна побачити в журналі.
Цитохроми p450 - ферменти, які мають мембранний домен і каталітичний домен з гем-групою. Через свої гідрофобні властивості цитохроми насилу піддаються синтезу в штучних умовах. При цьому технологія, що забезпечує такий синтез, видається досить перспективною, оскільки цитохроми беруть участь у синтезі великого спектру речовин, зокрема, таких вторинних метаболітів, як таксол і артемізінін, які є важливими лікарськими засобами (таксол застосовують при боротьбі з раковими захворюваннями, артемізінін - з малярією). Процес видобутку їх з рослин або комах дуже трудомісткий і малоефективний. Деякі рослини (наприклад, тіс) знаходяться до того ж під загрозою зникнення. Самі рослини використовують цитохроми для того, щоб захищатися від поїдання та інфекцій, оскільки багато синтезованих за допомогою цитохромів речовин мають отруйні та антибактеріальні властивості.
Для прискореного синтезу тих чи інших речовин вчені часто модифікують бактеріальні клітини, вбудовуючи в них необхідні гени, оскільки такі «бактеріальні фабрики» можуть працювати дуже ефективно і швидко. Існує ряд методів, що дозволяє прискорювати експресію генів в бактеріях, зокрема, можна варіювати структуру їх промоторів - ділянок ДНК, що передують генам і відповідальним за посадку полімераз, а також змінювати склад самих генів. У випадку з цитохромами, наприклад, можна позбавлятися від їх мембранної, гідрофобної частини або замінювати її «якорем» іншого типу, щоб вони не утворювали нефункціональних нерозчинних тілець.
Також можна міняти сигнальну частину білка, так щоб вона реагувала не на мембрану рослин, а на бактеріальні мембрани, і в даному проекті використовувалася саме ця технологія. Дослідники розробили «набір інструментів» з різними N-кінцевими послідовностями, які кодували різні бактеріальні сигнальні пептиди. Набір був протестований на 49 різних цитохромах, виділених з рослин і комах і вбудованих в бактеріальні клітини, і більше половини з них після додавання таких «міток» збільшили рівень експресії більш ніж в два рази. Три таких хімерних конструкти вчені додатково протестували у складі мультигенної системи з двох цитохромів і одного редокс-ферменту. Вони успішно експресувалися і працювали в якості ділянки метаболічного шляху, необхідного для синтезу рослинного глюкозиду дуррину.
Наступним кроком стане оптимізація набору міток для роботи з різними бактеріальними штаммами. Мабуть, ключовим моментом стане підбір правильних полімераз. Нова технологія, вважають вчені, допоможе налагодити промислове виробництво речовин, в синтезі яких беруть участь цитохроми, в тому числі ряду вже відомих лікарських засобів, а також великого числа нових сполук, які також можуть мати корисні властивості.
Кишкова паличка давно вже служить фабрикою синтезу різних речовин. Нещодавно ми розповідали, наприклад, як її роботу навчилися програмувати, перетворивши її на кінцевий автомат - систему, яка приймає один з декількох станів залежно від зовнішнього впливу.