Розробка методів отримання полікетидних антибіотиків
Термін “полікетидне” відноситься до класу антибіотиків, які утворюються в результаті послідовної ферментативної конденсації карбонових кислот типу ацетату, пропіонату та бутирата. Деякі полікетідние антибіотики синтезуються рослинами і грибами, але більша їх частина утворюється актиноміцетами у вигляді вторинних метаболітів. Перш ніж проводити маніпуляції з генами, що кодують ферменти біосинтезу полікетідних антибіотиків, необхідно з’ясувати механізм дії цих ферментів.
Полікетідние антибіотики синтезуються по тому ж шляху, що і довголанцюгові жирні кислоти. В результаті кожного циклу конденсації до зростаючої вуглецевого ланцюга додається b-кетогрупи. Процес складається з ряду повторюваних стадій, що включають відновлення кетогрупи, дегідратацію і відновлення b-еноільних груп в зростаючій полікетідной ланцюга. Існують два класи полікетідсінтаз – ферментних комплексів, відповідальних за синтез полікетідних антибіотиків. Перший клас складають синтази, що каталізують реакції біосинтезу ароматичних подікетідов; кожна синтаза являє собою один поліпептид з одним активним центром, який послідовно каталізує биосинтетические реакції. Другий клас включає синтази, утворені декількома поліпептидами (А-Е); кожен з них має свій активний центр і володіє специфічною ферментативної активністю, що каталізує певну реакцію біосинтезу.
Публікуйте ваші матеріали для студентів, вчителів та педагогів!
Сайт знайомств з можливістю просування анкети
Розмісти свій сайт на хостингу AGAVA! Зручно і Просто!
Якщо кожен домен субодиниці багатофункціональної полікетідсінтази, що володіє ферментативною активністю, каталізує певну реакцію, то втрата будь-який з активностей торкнеться тільки одну реакцію біосинтезу, а зміна домена з відомою функцією призведе до передбачуваним змінам структури синтезованого антибіотика. Так, детально вивчивши генетичні та біохімічні складові біосинтезу еритроміцину в клітинах Saccharopolyspora erythraea, вдалося внести специфічні зміни в гени, асоційовані з біосинтезом цього антибіотика, і синтезувати похідні еритроміцину з іншими властивостями. Спочатку була визначена первинна структура фрагмента ДНК S. erythraea довжиною 56 т. П. Н., Що містить кластер генів еrу, потім двома різними способами модифікована ерітроміцінполікетідсінтаза. Для цього 1) видаляли ділянку ДНК, що кодує b-кеторедуктазу, або 2) вносили зміна в ділянку ДНК, що кодує еноілредуктазу. Делеція b-кеторедуктазного гена приводила до накопичення проміжного продукту, у якого до С-5-атому кільця була приєднана карбонильная група, а не гидроксильная, а мутація в гені еноілредуктази – до утворення подвійного зв’язку між атомами С-6 і С-7. З цих експериментів випливає, що якщо ідентифікувати та охарактеризувати кластер генів, що кодують ферменти біосинтезу певного полікетідного антибіотика, то, вносячи в них специфічні зміни, можна буде цілеспрямовано змінювати структуру антибіотика. Крім того, вирізаючи і з’єднуючи ті чи інші ділянки ДНК, можна переміщати домени полікетідсінтази і отримувати нові полікетідние антибіотики.
Всі кластери генів ароматичних полікетідов містять три гени, що кодують так звану мінімальну полікетідсінтазу. Цей ферментний комплекс включає кетосінтазe (з ацілтрансферазним доменом), фактор, що визначає довжину ланцюга, і ацілпереносящій білок. Мінімальна полікетідсінтаза відповідає за синтез ароматичного полікетідного остова, а його модифікації здійснюються іншими ферментами, діючими соглаванно з нею. Гени, що кодують всі ці ферменти, зазвичай організовані в один кластер. Кожен кластер генів кодує синтез певного антибіотика. За допомогою обміну генами між кластерами були синтезовані два нових ароматичних полікетідних антибіотика, що ще раз ілюструє можливості генної інженерії.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)