Исследователи из Virginia Tech обнаружили способ синтеза соединений в плесени голубого сыра, обладающий антибактериальными и противораковыми свойствами.
Мраморные прожилки синего цвета пронизывают античную белую поверхность.
По мере приближения ваши ноздри наполняются резким запахом, который для некоторых напоминает запах спортивных носков.
Но голубой сыр — это гораздо больше, чем просто вонь. Мраморные прожилки голубого сыра, которые являются съедобными плесневыми грибками Penicillium, производят соединения с противогрибковым, антибактериальным и другими биологическими свойствами в высоких дозах.
Исследователи Virginia Tech нашли новый, эффективный способ синтеза некоторых из этих полезных соединений голубого сыра, таким образом, чтобы избежать использования вредных химикатов. Ранее синтез этих соединений был либо крайне низкопродуктивным, либо требовал использования вредных или опасных химикатов.
«Это открытие объясняет механизм, лежащий в основе развития в нашей области, заполняя пробелы в знаниях», — сказала Сидни Джонсон, доктор философии 24-х лет, ведущий автор, получившая докторскую степень по биохимии.
Джонсон отметила, что резистентность к антибактериальным препаратам становится все более серьезной проблемой для общества, что вызвано чрезмерным использованием различного вида препаратов, представленных на рынке на протяжении десятков лет.
Найдя способ масштабирования природных соединений, которые ранее не использовались в антибактериальных целях, исследователи из Политехнического университета Вирджинии смогли обойти резистентность к антибактериальным препаратам.
«Мы работаем с ферментом, который может помочь создать натуральный продукт с уникальной структурой, которая сильно затруднит развитие резистентности у патогенов», — сказала Джонсон. «Существующие патогены должны будут эволюционировать, чтобы стать устойчивыми к этому новому соединению».
«Мне нравится обучать ученых-новаторов, которые работают над попытками продвинуть науку вперед, разрабатывая проекты, которые продвигают вперед всю область», — сказал Пабло Собрадо, профессор биохимии, который возглавляет лабораторию Собрадо, а также является исследователем в этом опыте. «Сидни добилась этого с помощью данного опыта».
Ферменты — это белки, которые помогают ускорить химические реакции. Для своего эксперимента исследователи использовали фермент, который производит вещество под названием рокефортин L. Части его химической структуры биологически активны, что означает, что фермент может обладать полезными свойствами, такими как антимикробная активность.
Кроме того, производство рокефортина L имеет решающее значение для производства других молекул, называемых гландиклоном, мелегранином и оксалином, которые, как было показано, обладают широким спектром антимикробных свойств, в перспективе противораковым эффектом, в отношении клеток рака молочной железы и лейкемии человека.
Этот фермент присоединяет две гидроксильные группы к атому азота, которые являются функциональными группами, встречающимися в сахарах и спиртах. Гидроксильная группа состоит из одного атома водорода и одного атома кислорода. В результате сложного химического процесса гидроксильные группы затем приобретают совершенно иную функциональность.
«Ранее, это не изучалось подробно, и Сидни показала, как фермент сначала удерживает продукт, имеющий одну гидроксильную группу, присоединяет вторую группу, а затем получает конечный продукт», — сказал Собрадо.
Многие виды грибов производят это соединение естественным образом, и это относительно новое направление в области биохимии, исследование синтеза в в больших масштабах. По словам исследователей, механизм реакции и фактическая химия, которая происходит на вовлеченном атоме азота, полностью нова.
«Эта статья закладывает основу для использования фермента для синтеза натуральных продуктов», — сказал Джонсон. «Усовершенствования делают этот процесс гораздо более рыночным. В конечном итоге мы могли бы вывести на рынок лекарство, содержащее одно из этих соединений или что-то похожее на него».