Вместе с коллегами из Билефельда и Шарлоттауна, Канада, исследователи из Бохума описывают результаты своего исследования в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, опубликованном 20 февраля 2018 года.Огромные возможности для производства натуральных продуктов
Бактерии вида Streptomyces производят примерно 70 процентов всех антибиотиков природного происхождения, используемых в клинической практике. Геном Streptomyces chartreusis содержит 128 кластеров генов, которые, как предполагается, имеют отношение к синтезу натуральных продуктов. «Это изрядное количество, но количество секретированных молекул, которые мы обнаружили, превзошло наши ожидания», — говорит Джулия Бандоу.Используя три питательные среды с разным составом для выращивания бактерий, команда идентифицировала 1044 различных вещества. В зависимости от окружающих условий Streptomyces синтезировал различные натуральные продукты — например, некоторые из них производились только в отсутствие железа.
Фармацевтический потенциалИсследователи обнаружили восемь ранее неизвестных десфериоксаминов — молекул, которые имеют решающее значение для усвоения железа бактериями и используются в терапевтических целях для лечения пациентов, страдающих передозировкой железа или алюминия. «Это показывает потенциал обнаружения новых вариантов хорошо известных лекарств», — объясняет Джулия Бандоу.
Исследователи еще не знают структуры большинства других веществ. Они ожидают найти среди них совершенно новые классы веществ. «Основываясь на наших результатах, мы ожидаем, что многие аспекты химии бактерий, включая химические структуры, фармакологический потенциал и экологическое значение, еще предстоит раскрыть», — добавляет Бандоу.В ходе исследования команда продемонстрировала, что кластер биосинтетических генов способен производить целый ряд веществ, а не только один продукт. «Скорее всего, это явление отражает адаптацию организма к разным условиям», — говорит Кристоф Сенгес.Комбинируя разные методы
Исследователи использовали высокопроизводительную масс-спектрометрию, так называемую тандемную масс-спектрометрию, чтобы сравнить состав сложных смесей натуральных продуктов, выделяемых в среду, и обнаружить отдельные компоненты, некоторые из которых присутствуют только в небольших количествах. Тот же метод был использован для предсказания химической структуры новых соединений.
Основываясь на предсказаниях, соединения были приоритетными для выяснения структуры с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса.