מדענים פרמצבטיים מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור (NUS) זיהו ואפיינו אנזים רב-דומיינים ייחודי המסוגל לזרז שני סוגים שונים של תגובות, שניהם חיוניים לייצור מולקולות תרופות.
מוצרים טבעיים המיוצרים על ידי אורגניזמים חיים כגון צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים, שולטים במטרות הישרדות והגנה שונות. עם זאת, ניתן להשתמש מחדש בתרכובות אלו כתרופות ותרופות. תרופות ידועות רבות, כולל איבופרופן ופנצילין, מופקות ממוצרים טבעיים אלו. האנזימים הביוסינתטיים האחראים לייצור מוצרים טבעיים יוצרים מולקולות ייחודיות שלעתים קרובות קשה לבני אדם לשכפל אותן. גילוי אנזימים ביו-סינתטיים חדשים פותח את האפשרות לפתח מולקולות תרופות חדשניות שיכולות להציע תרופות טיפוליות חדשות לטיפול בזיהומים מסכני חיים ובסרטן.
בהנחייתו של עוזר פרופסור ברנדון I. Morinaka מהמחלקה לרוקחות ומדעי התרופות בפקולטה למדעים של NUS, החוקרים זיהו אנזימים רב-דומיינים המזרזים שתי תגובות – מחזוריות והידרוקסילציה – על מצע פפטיד בודד. אנזימים ביו-סינתטיים חיידקיים אלו עשויים לספק דרכים חדשות ליצור מולקולות תרופות, מכיוון ששתי הטרנספורמציות הן מאתגרות להשגה על ידי סינתזה כימית. במערכות אלו, האנזים מכיל שני תחומים נפרדים: תחום SAM רדיקלי האחראי לזרז מחזוריות ותחום הידרוקסילאז לזרז הידרוקסילציה. מעניין, בעוד שתחום ההידרוקסלאז נחזה בתחילה להיות פרוטאז על סמך הדמיון המבני שלו ל-metalloproteases, החוקרים גילו שהוא שייך לסוג חדש של משפחת אוקסיגנאז, המכונה αKG-HExxH. מחקר זה נערך בשיתוף פעולה עם פרופסור ג'אנג צ'י מאוניברסיטת פודן, סין ופרופסור איבן ניקולט מאוניברסיטת גרנובל האלפים, צרפת.
הממצאים פורסמו בכתב העת כימיה של הטבע.
פרופ' מורינקה אמר, "השילוב של חלבון רב-דומי לשינוי פפטידים וגילוי של משפחת אוקסיגנאזות חדשה יאפשרו אפיקים חדשים בגילוי מוצרים טבעיים ואנזימולוגיה".
אנזימים אלה מדהימים מכיוון שהם מייצגים עיצוב חלבון חדש, המסוגל לשנות פפטידים עם שני תחומים שונים בו-זמנית בתוך חלבון בודד. בעוד שאנזימים קודמים הוכחו כמזרזים טרנספורמציות הקשורות זו בזו, התגובות במחקר זה הן תגובות נפרדות. ממצאים אלו מייצגים אסטרטגיה חדשה ליצירת תרופות פפטידים שיכולות לשמש כטיפולי הדור הבא לזיהומים וסרטן.
אנחנו תמיד נדהמים מהכימיה שהטבע התפתח. קשה, אם לא בלתי אפשרי, לבני אדם לעצב או לדמיין את התגובות הללו".
ברנדון I. Morinaka, פרופסור עוזר, המחלקה לרוקחות ומדעי התרופות, הפקולטה למדעים של NUS
בהמשך, החוקרים שואפים לחקור את היישומים הטיפוליים הפוטנציאליים של מוצרי האנזים, לחקור כיצד האנזימים מזרזים רצפים כה מורכבים של תגובות, ולהנדס את המערכות כדי להשיג מגוון רחב עוד יותר של מוצרים חדשים.
