Укус паука вызвал сильное воспаление и стоил австралийке предплечья. Но эта трагическая инфекция привела международную группу исследователей к новым активным ингредиентам, так называемым некроксимам. Вещества образуются бактериями, которые живут внутри грибов. Ученые выделили их из инфицированной ткани предплечья пациента. Высокоэффективные клеточные токсины могут дать ключ к разработке новых лекарств от рака. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале Angewandte Chemie.
Многие дикие животные в Австралии особенно ядовиты, в том числе многие пауки. Группа под руководством Кристиана Хертвека из Института Лейбница по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций - Институт Ганса Кнёлля - (Leibniz-HKI) в Йене вместе с австралийскими коллегами разобралась в необычном случае: в 1980-х годах паук укусил тебя, австралийка, за палец. В предплечье развилась смешанная инфекция, остановить которую врачи смогли только ампутацией. В то время коллеги-исследователи выделили гриб Rhizopus microsporus из мертвой - некротизированной - ткани. Хертвек и его коллеги обнаружили, что внутри клеток этого гриба живут бактерии. Именно они, по анализам йенских исследователей, производят целый ядовитый коктейль. Часть этой смеси, так называемые ризоксины, была обнаружена несколько лет назад в Лейбниц-ХКИ. Сейчас добавлены новые молекулы с совершенно иной структурой, которые называются некроксимами. Они относятся к классу веществ бензолактоненамидов. Даже самые маленькие количества этих некроксимов вызывают гибель человеческих клеток.
Команда также изучила, как бактерии производят эти необычные соединения. Для этого исследователи проанализировали геном бактерий. С помощью биоинформатического анализа они расшифровали большое количество биосинтетических генов. Они кодируют своего рода молекулярную сборочную линию, на которой формируются некроксимы. Небольшие молекулярные строительные блоки собираются и модифицируются с помощью биохимической программы. Каждый отдельный домен ферментативной сборочной линии отвечает за конкретную стадию реакции, пока не будет окончательно высвобождена готовая молекула. Поскольку некроксимы и родственные им вещества токсичны для клеток человека, их можно использовать в качестве противораковых препаратов. Однако химикам часто все же приходится корректировать молекулярную структуру для улучшения фармакологических свойств и сведения к минимуму нежелательных эффектов. Ферменты биосинтеза - удобный инструмент, предоставленный природой ученым. Расшифровав ответственные гены, исследователи натуральных продуктов теперь могут специально перепрограммировать биосинтез активных веществ. Они также обнаружили похожие генетические коды в геномах многих других бактерий, которые таким образом были идентифицированы как производители активного ингредиента.
Для Кристиана Хертвека, который также заведует кафедрой Йенского университета им. Фридриха Шиллера, природное партнерство является источником научного вдохновения: «Сложное сосуществование различных организмов - здесь бактерий, грибов и пауков - в значительной степени контролируется химическими веществами. С помощью некроксимов мы обнаружили новые токсичные природные вещества, которые, возможно, также могут быть полезны для людей». Например, Хертвек и многие его коллеги из Центра совместных исследований ChemBioSys изучают химический язык в сообществах организмов. В Кластере совершенства Balance of the Microverse ученые также исследуют молекулярное взаимодействие микроорганизмов с другими живыми существами и окружающей средой. Такие результаты представляют медицинский интерес, но также могут способствовать пониманию и влиянию на процессы в окружающей среде.