מחקר שנערך לאחרונה על ידי צוות מחקר בינתחומי מראה כיצד חיידק אדמה יכול להפוך למקור השראה בחיפוש אחר חומרים פעילים חדשים. ניתוחים גנומיים של הפתוגן הצומח Pseudomonas Syringae שופכים אור על המגוון הכימי שלו. שתי משפחות שזה עתה התגלו של מוצרים טבעיים, סיריליפמידים וסקימידים, הן – בשילוב – מזיקות במיוחד לאמבה והסייטים פעילים גם כנגד פטריות.
המגוון בגנום משקף את יכולת ההסתגלות
הפתוגן הצמח Pseudomonas syringae גורם נזק גדול בחקלאות. עם זאת, היא גם מייצרת מספר גדול של מוצרים טבעיים פעילים ביולוגית. אלה יכולים לעזור לחיידק להסתגל לתנאים סביבתיים משתנים ולהעביר את המתחרים. בניתוח גנומי מקיף, החוקרים בדקו 18 זנים מייצגים של המינים החיידקיים וניתחו את הפוטנציאל הגנטי שלהם לייצר מוצרים טבעיים בשיטות ביו-אינפורמטיקה עדכניות.
הם הצליחו לזהות בסך הכל 231 אשכולות גנים ביו-סינתטיים כביכול. אשכולות גנים אלה מכילים גנים המקודדים לאנזים האחראים לסינתזה של מוצרים טבעיים. גנים לסינתזות פפטיד לא -ריבוזומליות (NRPs) היו בשפע במיוחד. NRPs מייצרים מוצרים טבעיים, למשל, עוזרים לחיידק להצהיר על עצמו כנגד מתחרים ולהסתגל לסביבתו.
מוצרים טבעיים עם תכונות מיוחדות
באמצעות שילוב של ניתוחים ביו -אינפורמטיים, קביעת מבנה כימי ובדיקות פעילות ביולוגית, זוהו ואופיינו שתי משפחות חדשות של מוצרים טבעיים: הסירייליפמידס והסיסי. שתיהן תרכובות במשקל מולקולרי נמוך המיוצר על ידי Pseudomonas syringaeו מולקולות אלה מראות רעילות מדהימה כלפי מיקרואורגניזמים מתחרים, במיוחד כנגד פטריות וגם אמבות. ניתן להשתמש בעתיד על ההשפעה הסלקטיבית שלהם להגנה על צמחים או כנקודת מוצא לפיתוח חומרים ביו -אקטיביים חדשים.
אנזים SECA מרחיב את הרפרטואר הכימי
"גילינו גם אנזים לא ידוע בעבר: SECA", אומר שועייבינג ג'אנג, מחבר המחקר הראשון. "SECA מוסיף אטומי כלור לתרכובות אורגניות ספציפיות, מה שמגדיל את המורכבות המבנית והפעילות של התרכובות שהתקבלו", מוסיף פייר סטאלפורת, ראש הפרויקט. הוא פרופסור באוניברסיטת ג'נה וראש המחלקה בלייבניז-הקי. מוצרים טבעיים כלוריים כאלה ממלאים תפקיד חשוב במחקר תרופות וניתן להשתמש בהם בעתיד לפיתוח אנטיביוטיקה חדשה, טיפולי סרטן או מוצרי הגנת צמחים.
נקודות מבט חדשות לביוטכנולוגיה
עם השפעתם כנגד אמבה ופטריות, המוצרים הטבעיים שהתגלו לאחרונה עשויים לעניין הן את החקלאות והן למחקר התרופות. אולם ראשית, הצוות התעניין בתפקוד האקולוגי של מולקולות אלה. הם עוזרים Pseudomonas syringaeחיידק רב -תכליתי, פתוגן צמחי ומפיק של תרכובות ביו -אקטיביות, כדי להגן על עצמו מפני טורפים ותחרות ולהסתגל לגומחות בסביבתו הטבעית. היווצרותם של קונסורטיה מיקרוביאלית באופיו ותפקודם של המוצרים הטבעיים המעורבים תורמים להבנת האינטראקציות האקולוגיות המורכבות בסביבתנו ומהווים המוקד המחקר של מקבץ המצוינות של ג'נה "איזון המיקרו". מדענים מהמכון לייבניץ לחקר מוצרים טבעיים וביולוגיה של זיהום-מכון הנס קנול (לייבניז-הקי) ואוניברסיטת פרידריך שילר ג'נה היו מעורבים בעבודה.
הפרויקט מומן על ידי קרן ורנר סימנס, איגוד לייבניץ וקרן המחקר הגרמנית כחלק ממרכז המחקר השיתופי Chembiosys ומאשכול המצוינות "איזון המיקרו -ס".
