Разработка новых методов получения поликетидных антибиотиков
Новые антибиотики с уникальными свойствами и специфичностью можно получить, проводя генноинженерные манипуляции с генами, участвующими в биосинтезе уже известных антибиотиков. Один из первых экспериментов, в ходе которого был получены новые антибиотики, состоял в объединении в одном микроорганизме двух немного различающихся путей биосинтеза родственных антибиотиков.
Термин «поликетидные» относится к классу антибиотиков, которые образуются в результате последовательной ферментативной конденсации карбоновых кислот типа ацетата, пропионата и бутирата. Некоторые поликетидные антибиотики синтезируются растениями и грибами, но большая их часть образуется актиномицетами в виде вторичных метаболитов. Прежде чем проводить манипуляции с генами, кодирующими ферменты биосинтеза полике-тидных антибиотиков, необходимо выяснить механизм действия этих ферментов.
Поликетидные антибиотики синтезируются по тому же пути, что и длинноцепочечные жирные кислоты. В результате каждого цикла конденсации к растущей углеродной цепи добавляется β-кетогруппа. Процесс состоит из ряда повторяющихся стадий, включающих восстановление кетогруппы, дегидратацию и восстановление β-еноильных групп в растущей поликетидной цепи. В зависимости от строения существуют два класса поликетидсинтетаз — ферментных комплексов, ответственных за синтез поликетидных антибиотиков (рис.8). Синтетазы первого класса представляют собой один полипептид с одним активным центром, который последовательно катализирует биосинтетические реакции (рис. 8, А). Второй класс включает синтетазы, образованные несколькими полипептидами (А- Е на рис. 8, Б); каждый из них имеет свой активный центр и обладает специфической ферментативной активностью, катализирующей определенную реакцию биосинтеза.
|
|
|
1) 
каждый домен многофункциональной поликетидсинтазы, обладающий ферментативной активностью, катализирует определенную реакцию, то утрата любой из активностей затронет только одну реакцию биосинтеза, а изменение домена с известной функцией приведет к предсказуемым изменениям структуры синтезируемого антибиотика.
Так, детально изучив генетические и биохимические составляющие биосинтеза эритромицина в клетках Saccharopolyspom erythraea, удалось внести специфические изменения в гены, ассоциированные с биосинтезом этого антибиотика, и синтезировать производные эритромицина с другими свойствами. Для этого вначале была определена первичная структура фрагмента ДНК S. erythraeaдлиной 56 т. п. н., содержащего кластер генов ery, затем двумя разными способами проведена модификация эритромицинполи-кетидсинтетазы. Для этого;
|
|
|
вносили изменение в участок ДНК, кодирующий еноилредуктазу, либо удаляли участок ДНК, кодирующий β-кеторедуктазу.
Делеция (удаление) β-кеторедуктазного гена приводила к накоплению промежуточного продукта, у которого к С-5-атому кольца была присоединена карбонильная группа, а не гидроксильная (рис.9Б), а мутация в гене еноил-редуктазы - к образованию двойной связи между атомами С-6 и С-7 (рис. 9А). Из этих экспериментов следует, что если идентифицировать и охарактеризовать кластер генов, кодирующих ферменты биосинтеза определенного поликетидного антибиотика, то, внося в них специфические изменения, можно будет направленно изменять структуру антибиотика. Кроме того, вырезая и соединяя по иному те или иные участки ДНК, можно перемещать домены поликетидсинтазы и получать принципиально - новые поликетидные антибиотики.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 395; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!