פטריות מעיים עשבי תיבול נמצאו כמייצרות אבני בניין ייחודיות לאנטיביוטיקה

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


במהלך השנים האחרונות, מהנדסת הכימיה מישל או'מלי התמקדה במחקריה בפטריות אנאירוביות שנמצאו במעיים של אוכלי עשב, המאפשרים לאותם בעלי חיים לתדלק את עצמם בסוכרים ועמילנים המופקים מצמחים סיביים. עבודתו של O'Malley, שבאה לידי ביטוי במספר פרסי מחקר ובמאמרים בכתב העת, התמקדה כיצד ניתן להשתמש בפטריות חזקות אלה להפקת מוצרים בעלי ערך מוסף מחלקי הצמחים הלא-אכילים – שורשים, גבעולים ועלים – הנחשבים בדרך כלל כפסולת. מוצרים.

כעת, המעבדה שלה גילתה שאותן פטריות עשויות לייצר "מוצרים טבעיים" חדשים שיכולים לתפקד כאנטיביוטיקה או כתרכובות אחרות לשימוש בביוטכנולוגיה. המחקר מתואר במאמר שכותרתו "פטריות מעיים אנאירוביות הן מאגר בלתי מנוצל של מוצרים טבעיים", שפורסם ב הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS).

כל היצורים החיים מצוידים בהגנות טבעיות כדי להבטיח את הישרדותם. לעתים קרובות חיידקים תלויים במוצרים טבעיים מסונתזים הפועלים כהגנה מפני איומים סביבתיים ומאפשרים להם להתחרות בחיידקים אחרים. מוצרים טבעיים רבים כאלה שימשו כמקור לאנטיביוטיקה המשמשת למאבק במחלות בבני אדם.

פטריות אנאירוביות, בהגדרה, אינן משתמשות בחמצן כדי לתדלק את ייצורן של מוצרים טבעיים. לפיכך, אמר אומלי, "זה עולה להם הרבה יותר מטבולית להכין משהו מאשר לעשות אירובי." יתר על כן, כל דבר שמייצר חיידק אנאירובי צריך להיות "מעוצב" בקפידה ויעיל ביותר, מכיוון שאנרגיה דלה בחיידקים נטולי החמצן.

המעבדה של O'Malley בשנת 2017 סיפקה למחלקת האנרגיה האמריקאית כמה פטריות מעיים אנאירוביות, אשר לאחר מכן נרצחו כחלק משיתוף פעולה גדול יותר.

"התחלנו לראות משהו שלא ציפינו למצוא: אבני הבניין – אשכולות גנים ביוסינתטיים, או BGC – שממנו בדרך כלל בנו אנטיביוטיקה", אמר או'מלי על העבודה ההיא. "BGCs יושבים זה ליד זה על הגנום ומשתתפים בתגובות כימיות בשלבים. במקרה זה, הם מעמיסים מולקולה על אנזים – מקשטים אותו כימית, אם תרצו – ואז מעבירים אותו למודול אנזימטי אחר, ובכך כך הופכים אותה למולקולה מורכבת יותר ויותר. "

התהליך של קו ההרכבה המולקולרי חשוב, לדבריה, מכיוון שהוא מדמה את האופן שבו מייצרים לעתים קרובות אנטיביוטיקה. "BGCs יכולים גם להיות שימושיים לייצור כימיקלים בעלי ערך מוסף, כי יש בהם כימיה מורכבת המובנית", הוסיפה. "אז אולי הם יוכלו לשמש כדלקים ביו נופלים, כציפויים וכמונומרים לייצור חומרים חדשים."

אך ההשלכות החשובות ביותר, לדבריה, הן האפשרויות האנטיביוטיות. בעיתון, הסופרת הראשית קנדיס סוויפט, שזכתה בתואר דוקטור. במעבדתו של O'Malley וכיום הוא חוקר פוסט-דוקטורט בבית הספר לבריאות הציבור של אוניברסיטת דרום קרוליינה, מדגים לא רק שה- BGC קיימים במקום שלא היה צפוי להם – מעולם לא נחשבו לפטריות אנאירוביות בעלות תכונות אנטיביוטיות – – הם, באופן מפתיע עוד יותר, פעילים ובעצם מייצרים משהו. "הם מתועתקים," ציין או'מלי.

מהניתוח של סוויפט עולה כי התרכובות שמצאו לא זוהו קודם לכן. "גילינו אותם, ובהתאם למה שידוע על אשכולות הגן הביוסינתטיים האלה, הם עשויים לייצר אנטיביוטיקה חדשה", אמר או'מאלי. "לא הראינו את זה באופן סופי כאן, אבל זו אפשרות הגיונית, מכיוון שהפטריות קיימות כסוג של שחקני מיעוט בקהילה שלהם, כך שיש להן כנראה יתרון כלשהו או יכולת המאפשרת להם להישאר מול תחרות מוחצת. זה מה שאנחנו חושבים שהם עשויים לעשות. לא הוכחנו את זה, אבל זו דרך אטרקטיבית להסתכל על זה. "

אז אם הפטריות האנאירוביות מייצרות אנטיביוטיקה טבעית, כמה קשה יהיה לתרגם אותן לשימוש בבני אדם? "אם אתה מזהה אנטיביוטיקה חדשה, המפתח לייצור זה בקנה מידה גדול הוא לדעת כיצד הוא בנוי," הסביר או'מאלי. "זו שאלה גדולה. ננסה לטפל בזה במאמר המשך, אבל אם תוכל להבין את המתכון הגנטי לאופן הכנתם, פשוט ליישם אותו במערכת אחרת."

O'Malley אמר כי הקהילה המדעית "הפכה די טובה בהכנת אנטיביוטיקה, רקומביננטית או באמצעות הנדסה גנטית", וכי כל האנטיביוטיקה, או כמעט כל אלה, נגזרים ממוצרים טבעיים – מיוצרים בטבע או בהשראת התרכובות ש הטבע בונה.

השלב הבא במחקר זה יכלול שימוש בכלים גנטיים להגברת הייצור ולבידוד התרכובות כדי להבין בדיוק אילו תרכובות מיוצרות. לצורך עבודה זו, שותף O'Malley עם חוקרים אחרים בפלטפורמת BioPolymers, תשתית סלולרית אוטומטית, זרימה ופלטפורמת חדשנות לחומרים כימיים משולבים (BioPACIFIC MIP), אשר הקרן הלאומית למדע מימנה בשנה שעברה כשיתוף פעולה בין UCSB ל- UCLA.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-06-24 23:17:04

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר