Wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om de productie van nieuwe antiparasitaire en antibioticumverbindingen uit de genomen van actinobacteriën te stimuleren. Actinobacteriën zijn een belangrijke bron van medicijnen zoals streptomycine en actinomycine. Het journaal eLife publiceerde de resultaten.
Satish Nair, Urbana-Champaign-professor biochemie aan de Universiteit van Illinois, die het onderzoek leidde, zei dat wetenschappers decennia lang de problemen waarmee ze worden geconfronteerd, willen overwinnen terwijl ze veel antischimmel-, antiparasitaire, antibioticumverbindingen bestuderen die bacteriën produceren. Bacteriën produceren niet zoveel als moleculen die ze onder laboratoriumomstandigheden kunnen maken. Dit komt omdat ze die moleculen alleen produceren als ze worden bedreigd. Bepaalde kleine molecuulhormonen reguleren dit.
Nair en zijn team van onderzoekers wilden onderzoeken hoe deze hormonen de productie van antibiotica in cyanobacteriën reguleren. De onderzoekers hopen de microben te stimuleren om nieuwe medisch belangrijke verbindingen aan te maken door de juiste combinatie van hormonen in de bacteriën te introduceren.
Hiervoor bestudeerden ze een chemisch stabieler hormoon, Avenolide genaamd. De productie van avermectine, een antiparasitaire verbinding in een bodemmicrobe wordt gereguleerd door Avenolide. Ivermectine, een chemisch gemodificeerde versie van deze stof, wordt gebruikt voor de behandeling van een door vliegen overgedragen ziekte, rivierblindheid genoemd, die wordt gebruikt om miljoenen mensen te verblinden, voornamelijk in Afrika bezuiden de Sahara.
Iti Kapoor, afgestudeerd in scheikunde, ontwikkelde avenolide in het laboratorium met een meer gestroomlijnd proces voor synthese dan de eerder beschikbare methoden. Met behulp van deze benadering bestudeerden ze de interacties van het hormoon met zijn receptor zowel buiten als binnen bacteriële cellen.
Iti en biochemie-student Philip Olivares onderzocht hoe het hormoon in wisselwerking staat met de receptoren en hoe de receptor zich bindt aan DNA in afwezigheid van hormonen, met behulp van een methode die röntgenkristallografie wordt genoemd.
Ze ontdekten dat de receptor zijn vermogen verliest om zich aan DNA te hechten wanneer het hormoon eraan bindt. Hierdoor kan het organisme antibiotica en andere verdedigende stoffen produceren door de remmen uit te schakelen.
De onderzoekers bestudeerden tientallen actinobacteriën-genomen om sequenties te vinden die de juiste eigenschappen hadden om zich aan hun receptor of aan vergelijkbare receptoren te binden door te weten welke regio's van de receptor betrokken zijn bij de binding aan het hormoon en aan het DNA. Ze waren in staat om 90 actinobacteriën te identificeren die lijken te worden gereguleerd door avenolide of andere hormonen in dezelfde klasse door dit proces dat genome mining wordt genoemd.
De onderzoekers zijn van plan die 90 bacteriën in het laboratorium te laten groeien en te zien welke moleculen ze produceren door chemisch gesynthetiseerde hormonen toe te voegen. De nieuwe studie zou wetenschappers in staat kunnen stellen grote hoeveelheden moleculen te produceren die moeilijk in het laboratorium te maken zijn.
Opmerking van de uitgever; Driving Bacteria to Produce Antibiotics, University of Illinois, avenolide die de productie van de antiparasitaire verbinding reguleert.
