Ända sedan penicillin, en biprodukt av en svamp mögel, upptäcktes 1929, har forskarna granskat svamp för andra genombrott droger. Som rapporterats 20 januari i Journal of kemi och biologi , en grupp ledd av en University of Wisconsin-Madison forskare har utvecklat en ny metod som kan påskynda den pågående jakten på medicinskt användbara ämnen i svampar.
Genom att manipulera en enda svamp protein, laget, lett av professor i växtpatologi och medicinsk mikrobiologi Nancy Keller, pekade de gener som ansvarar för att skapa dussintals sekundära metaboliter, en klass av föreningar som gör bra läkemedelskandidater. Redan har en analys av en delmängd av dessa gener visade att de kodar proteiner som krävs för att producera en anti-tumör agent.
"Vi har nu ett nytt verktyg vi kan använda för att hitta sekundära metaboliter som är av farmaceutiska intresse", säger Keller. Trots att laget arbetat med ett brett studerat svamp, Aspergillus nidulans kan metoden användas för att hitta sekundära metaboliter i många andra svamparter.
Medan primära metaboliterna är viktiga föreningar som bistånd grundläggande tillväxt och fortplantning inom svampar, är sekundära metaboliter inte för livet. "Sekundära metaboliter är bioaktiva föreningar som bara bildas vid väljer gånger under livscykeln av organismen", förklarar Keller, notera att föreningar kan hjälpa svampar överleva olika miljöfaktorer.
Några sekundära metaboliter har kraftfulla hed effekter på människor, såsom penicillin, som vissa svampar producerar i närvaro av bakterier. Svampar finns också naturliga tillverkare av antivirala medel, antimykotika, Övriga antibakteriella medel, immunosuppressiva och den populära kolesterolsänkande läkemedel lovastatin.
Tidigare metoder för att hitta sekundära metaboliter ligger bara en förening i taget, och ibland krävs förkunskaper om föreningen av intresse. Även efter den genetiska sekvensen av Aspergillus nidulans avslutades 2003, fortsatte sökandet efter sekundära metaboliter i denna art. Även om forskarna kunde sätta fingret på de platser av gener tros vara inblandade i produktionen av sekundära metaboliter genom att hälla över den sekvens data, behövs den faktiska verksamheten i generna och deras genprodukter ännu inte bekräftats.
Den metod som utvecklats av Keller och hennes kollegor löser detta problem och lovar att bredda sökandet efter medicinskt användbara ämnen genom att ta en kraftfull genomet-omfattande strategi. Deras Tekniken kallas "genomisk mining" på grund av dess robusta förmåga att gräva igenom en hel svamp genomet för att hitta nästan alla gömda pärlor-de aktivt producerade sekundära metaboliter, på en gång.
Nyckeln till Keller: s strategi ligger i en enda svamp protein som kallas LaeA. För några år sedan upptäckte hennes team att förekomsten av LaeA krävs för att sätta på gener som tillverkar sekundära metaboliter i Aspergillus nidulans. "LaeA kontrollerar produktionen av sekundära metaboliter", säger Keller.
För vissa som ännu okända biologiska skäl, alla de gener som behövs för produktionen av en viss sekundär metabolit-vanligtvis mellan tre och två dussin gener-ligger bredvid varandra längs kromosom i en gen kluster. Dessa grupper av gener sticker ut i vissa vetenskapliga analyser, vilket gör sekundära metaboliten genen kluster lätta att upptäcka. Keller aktiveras på dessa fakta för att hitta aktivt producerade sekundära metaboliter.