Antibiotikas no tabakas

Toxin shuttle padara to iespējamu

Tabakas augi ir labi piemēroti antibiotiku ražošanai pret pneimoniju. © MPI molekulāro augu fizioloģijai
lasīt skaļi

Vācu zinātniekiem ir izdevies izmantot jaunu stratēģiju, lai aizņemtos ģenētiski aizņemtus gēnus antibiotiski aktīvo olbaltumvielu ražošanai augos. Viņi ziņo par saviem atklājumiem žurnāla "Proceedings of the National Academy of Science" (PNAS) agrīnajā izdevumā.

Kaut arī tabaka iepriekš tika saistīta ar kaitējumu veselībai un kancerogēniem, ir bijušas dažas zinātniskas pieejas tabakas augu izmantošanai ļoti efektīvu narkotiku ražošanā. Šādas pieejas ir apkopotas ar terminu "molekulārā ieveidošana" un ietver augu izmantošanu kā efektīvu bioloģisko sistēmu farmaceitiski aktīvo vielu, piemēram, antibiotiku, ražošanai. Tabaka ir īpaši piemērota šādai ražošanai, jo tā īsā laikā veido daudz lapu materiāla un neveido pārtikas augu.

Kā parādīja iepriekšējā pētījumā, kuru veica Maksima Planka Molekulāro augu fizioloģijas institūta profesors Ralfs Boks, tabakas augu ģenētiski modificētus hloroplastus var izmantot, lai ražotu lielu daudzumu antibiotiku aktīvo olbaltumvielu. Šo olbaltumvielu izcelsme ir īpašos vīrusos (bakteriofāgos), kas inficē baktērijas, pārprogrammē to ģenētisko materiālu, lai vairotos un galu galā izšķīdinātu izdalāmās baktērijas. Bakteriofāgu kodētos proteīnus, kas izraisa baktērijas nāvi, sauc par lizīniem.

"Toxin shuttle" kā jauna stratēģija

Lai augos iegūtu augstu antibiotiski aktīvo olbaltumvielu daudzumu pēc bakteriofāgu gēna ievadīšanas hloroplastos, gēns vispirms jāsagatavo laboratorijas baktērijā Escherichia coli, izmantojot molekulārās ģenētiskās metodes efektīvai olbaltumvielu ražošanai hloroplastā. Tomēr tajā pašā laikā ir jānovērš gēna pārvēršana olbaltumvielās jau šeit, ti, pirms pārvietošanas uz hloroplastiem, jo ​​pretējā gadījumā laboratorijas baktērija tiktu nekavējoties nogalināta.

Boks un viņa kolēģi tagad ir atraduši metodi, kas ļauj lizīnu veidošanās gēniem darboties hloroplastā. Šī jaunizveidotā stratēģija, ko sauc par “toksīnu transportēšanu”, balstās uz ģenētiskās informācijas lasīšanas atšķirībām starp hloroplastiem un baktērijām. Baktērijā tiek izmantotas noteiktas gēnu sekvences (terminators), lai norādītu uz gēna beigām un tādējādi apturētu DNS nolasīšanu (transkripciju), kas noved pie Messenger MNS (mRNS) veidošanās. Turpretī šie terminatori netiek atpazīti lasīšanas procesā hloroplastos, bet savā ziņā "pārlasa". displejs

Molekulārais triks

Tā kā baktērijā vēl nevar veidoties toksisko gēnu produkti - antibiotiku iedarbībā esošie proteīni, zinātnieki izmantoja šādus terminatorus, kas priekšlaicīgi pārtrauc lasīšanas procesu baktērijā. Tomēr, tā kā informācija hloroplastos ir pilnībā izlasīta, lizīna antibiotikas sintēze tur var notikt netraucēti. Izmantojot vēl vienu molekulāru triku, pēc jauno gēnu veiksmīgas ieviešanas hloroplastu genomā tika noņemti terminatori, kas tagad vairs nav nepieciešami, tā ka beidzot kā hloroplastos tikai lizējošie gēni tiek iekļauti kā jauna ģenētiskā informācija.

"Hloroplastos ražoto lizīnu efektivitāti pārliecinoši pierādīja Streptococcus pneumoniae baktēriju kultūru, kas ir pneimonijas izraisītājs, testi", skaidro Bernds Kreikemeijers no Medicīniskās mikrobioloģijas institūta, Rostokas universitātes virusoloģija un higiēna. Pat neliels lizīna daudzums izrādījās ļoti efektīvs. Lizīna īpatsvars kopējā olbaltumvielu daudzumā tabakas augos bija līdz 30 procentiem.

Antib Antibakteriālie proteīni, kas iegūti terapeitiskai izmantošanai augos, ir drošāki nekā proteīni, kas iegūti tieši no vīrusu inficētām baktērijām. Turklāt nav nepieciešami turpmāki attīrīšanas posmi, lai noņemtu kaitīgos baktēriju endotoksīnus, "Boks norāda uz antibiotiku ražošanas priekšrocībām augos.

Ar vienu akmeni nogalināti divi putni

Sakarā ar lielo bakteriofāgu dažādību un augsto specializāciju noteiktām baktērijām, vīrusi ir gandrīz neizsmeļams jaunu antibakteriālu līdzekļu avots, lai neitralizētu pieaugošo patogēnu rezistenci pret izplatītām antibiotikām.

Saskaņā ar pētnieku teikto, tabakas gadījumā ģenētiski modificēti hloroplasti tiek nogalināti ar diviem putniem: antibiotiku ražošana ir ļoti liela, jo katrā augu šūnā ir liels skaits hloroplastu, un vero Augu putekšņi praktiski neietekmē modificēto ģenētisko informāciju, kas palielina augu bioloģisko drošību, kā iepriekšējā dokumentā parādīja Bock komanda.

(idw - MPG, 02.04.2009. - DLO)