Mikroorganismer monterar ofta naturprodukter som liknar produktmonteringslinjer. Vissa enzymer, icke-ribosomala peptidsyntetaser (NRPS), spela en nyckelroll i denna process. Bioteknologer vid Goethe -universitetet har nu lyckats ändra dessa enzymer så att helt nya naturprodukter, eller till och med bibliotek med naturprodukter, kan produceras av mikroorganismer.

Många viktiga naturprodukter som antibiotika, immunsuppressiva medel, eller läkemedel mot cancer produceras av mikroorganismer. Dessa naturprodukter är ofta små peptider, som i flera fall, är för komplexa för en kemisk syntes i laboratoriet. Hos de mikrobiella producenterna av dessa läkemedel, läkemedlen genereras med hjälp av NRPS -enzymerna på ett sätt som liknar en modern bilfabrik:vid varje station, ytterligare delar läggs till i grundstrukturen tills slutligen en komplett bil lämnar fabriken. När det gäller NRPS, en specifik aminosyra införlivas och bearbetas vid varje station (modul) så att i slutändan peptider dyker upp som kan vara linjära, cyklisk eller på annat sätt modifierad, och som också kan bära ovanliga aminosyror.

Även om de grundläggande principerna för NRPS har varit kända under lång tid, det var tidigare mycket svårt att modifiera dessa enzymer på ett enkelt och effektivt sätt som också möjliggör fullständig montering av helt artificiella enzymer som leder till nya naturliga peptider. Medan tidigare NRPS -modifiering vanligtvis ledde till en dramatisk minskning av produktionstitern för de önskade modifierade peptiderna, Forskargruppen Molecular Biotechnology för professor Helge Bode publicerade redan 2018 en ny metod som undvek denna nackdel. Gruppen har nu optimerat denna metod ytterligare för att enkelt producera nya peptider med ett utmärkt utbyte.

"Vi använder fragment av naturliga NRPS -system från olika bakterier som byggstenar som vi ansluter till varandra med hjälp av specifika samlingspunkter vi har identifierat, "Andreas Tietze och Janik Kranz förklarar, av forskningssättet som de utvecklat som en del av ett större team i Bode -gruppen. "Avkastningen är jämförbar med den naturliga produktionen av de icke-modifierade naturprodukterna och de nya metoderna möjliggör också enkel produktion av peptidbibliotek, vilket inte var möjligt förut ”.

Metoden är så väl etablerad, nybörjare kan använda den för att producera nya peptider efter en kort träningsperiod. Men att komma till denna punkt var en lång väg. "Efter de första lovande experimenten av Kenan, min doktorsexamen student vid den tiden, vi arbetade länge med projektet med en stor del av min grupp tills vi var säkra på att vår metod uppfyllde kraven för en robust och lätt reproducerbar teknikmetod, "Bode state." Tack vare LOEWE -prioriterade program MegaSyn och Translational Biodiversity Genomics, vi hade nödvändig personal och ekonomiskt stöd, och kunde koncentrera sig helt på projektet. "

Nästa steg är att modifiera de första kliniskt relevanta läkemedlen med denna metod och producera dem i mikroorganismer som använder biotekniska metoder. Förutsättningarna för detta är goda - Bode tilldelades först nyligen ett av de välkända ERC Advanced Grants från European Research Council för att ytterligare optimera metoderna under de kommande fem åren.