Många av de läkemedel och mediciner som vi förlitar oss på idag är naturliga produkter som tas från mikrober som bakterier och svampar. Inom dessa mikrober, läkemedlen tillverkas av små naturliga maskiner – megaenzymer som kallas icke-ribosomala peptidsyntetaser (NRPS). En forskargrupp ledd av McGill University har fått en bättre förståelse för strukturerna hos NRPS:er och de processer som de arbetar med. Denna förbättrade förståelse av NRPS kan potentiellt tillåta bakterier och svampar att utnyttjas för produktion av önskade nya föreningar och leda till skapandet av nya potenta antibiotika, immunsuppressiva medel och andra moderna läkemedel.

"NRPS är verkligen fantastiska enzymer som tar små molekyler som aminosyror eller andra byggstenar av liknande storlek och sätter ihop dem till naturliga, biologiskt aktiv, potenta föreningar, varav många är droger, sa Martin Schmeing, Docent vid institutionen för biokemi vid McGill University, och motsvarande författare på artikeln som nyligen publicerades i Naturens kemiska biologi . "En NRPS fungerar som en fabriksmonteringslinje som består av en serie robotarbetsstationer. Varje station har arbetsflöden i flera steg och rörliga delar som gör att den kan lägga till ett byggstenssubstrat till det växande läkemedlet, förlänga och modifiera den, och sedan skicka det till nästa lilla arbetsstation, alla på samma enorma enzym."

Ultraintensiv ljusstråle gör att forskare kan se proteiner

I deras papper som finns på omslaget till majnumret 2020 av Naturens kemiska biologi , teamet rapporterar att de visualiserar ett NRPS-mekaniskt system genom att använda CMCF-strållinjen vid den kanadensiska ljuskällan (CLS). CLS är ett kanadensiskt nationellt labb som producerar de ultraintensiva strålarna av röntgenstrålar som krävs för att avbilda proteiner, eftersom även mega-enzymer är för små för att ses med något ljusmikroskop.

"Forskare har länge varit entusiastiska över potentialen hos biotekniska NRPS:er genom att identifiera ordningen på byggstenarna och omorganisera arbetsstationerna i enzymet för att skapa nya läkemedel, men ansträngningen har sällan varit framgångsrik, ", sade Schmeing. "Detta är första gången någon har sett hur dessa enzymer omvandlar ketosyror till en byggsten som kan sättas in i ett peptidläkemedel. Detta hjälper oss att förstå hur NRPS kan använda så många byggstenar för att göra de många olika föreningarna och terapierna."