Международная группа исследователей под руководством Института химической экологии Макса Планка (Германия) расшифровала полный биосинтетический путь хинина — вещества, которое более трёх столетий использовали для лечения малярии. Работа опубликована в Nature.
Что такое хинин и почему он важен?
- Хинин — алкалоид коры хинного дерева.
- С начала XIX века — первый в истории чистый химиотерапевтический препарат.
- Придаёт тонику характерную горчинку.
- Родственный алкалоид хинидин до сих пор применяют при аритмии.
Мировой оборот алкалоидов хинного дерева — около $2 млрд в год. И до сих пор их получают экстракцией из коры плантационных деревьев. Синтезировать химики умеют, но природный путь оставался загадкой.
Как раскрыли механизм?
- В листья, стебли и корни красного хинного дерева ввели специальные метки и проследили их перемещение.
- Обнаружили три неизвестных промежуточных продукта (интермедиата).
- Сравнили активность генов и белков в разных частях растения и с родственными видами.
- Нашли два фермента, производящих один из интермедиатов — малонил-коринантеол.
- Отключение генов подтвердило: это предшественник хинина.
Самое сложное
Поиск фермента, превращающего малонил-коринантеол в следующее соединение (цинхониум), затянулся. В итоге нашли трансферазу — фермент, которого никто не ожидал увидеть в этой роли. Он выполнял необычную реакцию циклизации: превращал открытую молекулу в замкнутую структуру.
Что дальше?
Исследователям удалось воспроизвести механизм в лаборатории, используя найденные ферменты. Они уже получили известные лекарства и их аналоги.
Цель — в будущем перейти от экстракции коры к синтетической биологии: выращивать алкалоиды в биореакторах, а не рубить деревья.
Вывод: трёхвековая тайна раскрыта. Теперь мы знаем, как хинное дерево собирает хинин по атомам. И сможем производить его эффективнее и экологичнее.