Универсальные лаборанты
До сих пор казалось, что способность модифицировать белки после синтеза присуща только клеткам высших организмов. Сейчас исследователи перенесли это свойство на простые кишечные бактерии, что открывает совершенно новые перспективы для производства белков, эффективных с медицинской точки зрения. Метаболизм и биохимические реакции в принципе сопоставимы у всех организмов. Генетический код всех живых существ, т. е. бактерий, растений, грибов и животных, состоит из одного и того же набора строительных блоков. Бактерии также правильно транслируют человеческие гены в соответствующие белки.
После синтеза «сырого белка» сходство между бактериями и высшими организмами, так называемыми эукариотами, заканчивается, поскольку в отличие от бактерий они все же перерабатывают многие сырые белки. Эта постобработка на техническом жаргоне называется «посттрансляционной модификацией». Это означает, что клетки вырезают или биохимически изменяют сырые белки. Особенно распространена так называемая N-связь белков со строительными блоками сахара. А это именно то, на что бактерии не способны, до недавнего времени подозревали исследователи.
К удивлению многих ученых, недавно были получены результаты исследований, которые показывают, что некоторые виды бактерий способны модифицировать сырые белки. Исследователи под руководством Михаэля Вакера из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе смогли показать, что бактерии Campylobacter, как и высшие организмы, могут снабжать белки N-связанными сахарами. Однако бактерии Campylobacter вызывают диарею и малопригодны для исследований и их биотехнологического применения. Поэтому микробиологи и биотехнологи отдают предпочтение Escherichia coli.
Исследователям удалось передать свойство посттрансляционной модификации, то есть перенос остатков сахара в белки, от Campylobacter к Escherichia coli. Таким образом, такие клетки Escherichia coli также могут продуцировать белки с N-связанными сахарами.
Для того, чтобы иметь возможность исследовать эффекты эффективных с медицинской точки зрения белков или даже использовать их в качестве лекарств, вам нужно их большее количество. До сих пор белки, которые функционируют только после посттрансляционной модификации, были получены с использованием клеток животных, человека или дрожжей. Тем не менее, бактерии в основном являются гораздо более экономными производителями, поэтому они предпочтительнее для целей синтеза.
Работа ученых в настоящее время открывает перспективу более дешевого производства медицинских активных белков, таких как гормоны или иммунологически активные вещества. От этого выигрывают как медицинские и биологические фундаментальные исследования, так и многие биотехнологические компании. Тем не менее, прежде чем это может быть достигнуто, потребуются интенсивные исследования. © ETH Zurich