Les biologistes moléculaires développent le pipeline pour produire et examiner les peptides lantibiotic neufs

La nature nous a fournie un bon nombre d'antimicrobiens. Cependant, vu l'augmentation rapide de la résistance antimicrobienne, il y a un besoin de développement des antibiotiques de neuf-à-nature. Lantibiotics sont une option intéressante. Les biologistes moléculaires de l'université de Groningue et de leurs collègues en Suisse et en Allemagne ont maintenant développé un pipeline pour produire et examiner un grand nombre de peptides lantibiotic neufs. Une description de la méthode et les premiers résultats étaient publiés le 1er avril dans la biologie de produit chimique de nature de tourillon.

Des peptides de Lantibiotic sont modifiés après qu'ils soient produits par des ribosomes. Les enzymes peuvent joindre différents acides aminés dans le réseau de peptide pour former des sonneries. Un lantibiotic réputé est la nisine, un peptide avec cinq sonneries qui est employé comme agent de conservation dans l'industrie alimentaire. « Il y a de différentes séquences des acides aminés qui composent les sonneries, » explique l'université du professeur de Groningue de l'oscar Kuipers de biologie moléculaire. « Nous savons qu'un choix 12 du lantibiotics naturel tous ont différentes combinaisons. »

Gènes synthétiques

Kuipers et ses collègues de l'ETH Zürich (Suisse) et université de Ratisbonne (Allemagne) ont conçu un système pour produire un grand nombre le lantibiotics neuf : « Nous avons synthétisé des brins d'ADN codant pour les différentes sonneries et avons combiné ces modules génétiques pour former les gènes lantibiotic codant pour des combinaisons faites au hasard de cinq sonneries. » La génothèque qu'elles ont produite a contenu environ 14.000 gènes synthétiques.

La prochaine opération était d'examiner les produits de gène pour le potentiel antimicrobien. Pour faire ceci, ils ont modifié une technique développée pour l'examen critique d'enzymes, basé sur des talons de micro-alginate. À l'intérieur de ces talons - chacun environ 70 micromètres de diamètre - les bactéries peuvent se développer. Les gènes de la bibliothèque ont été mis dans une tension de producteur, contenant une borne fluorescente rouge. « Nous avons dilué ces bactéries de sorte que nous finissions avec une ou mettions des cellules à zéro selon le talon. Nous avons également ajouté une tension d'objectif qui pourrait être détruite par le lantibiotics ; ces cellules ont été employées à une concentration plus élevée environ de 50 selon le talon. » Les cellules cibles ont transporté une borne fluorescente verte et ont produit une peptidase qui a activé le lantibiotics de précurseur sécrété par les cellules de producteur.

Examiner

Quand les talons ont été incubés, la tension de producteur a formé une colonie unique à l'intérieur, sécrétant le lantibiotics. Ces peptides n'ont pas pu laisser les talons. Le nombre de colonies vertes s'élevant à l'intérieur de chaque talon a été négativement marqué avec l'effet antimicrobien des lanthipeptides activés. Utilisant une trieuse fluorescence-aidée de cellules conçue pour des particules, il était possible d'examiner 50.000 talons par heure et de sélecter des talons avec les concentrations faibles de la fluorescence verte.

Mais cet examen critique était nullement la fin du travail qui a dû être effectué. La prochaine opération était d'isoler des colonies de producteur des talons sélectés qui ont montré un effet antimicrobien intense. C'était droit ; cependant, la caractérisation exacte du produit formé s'est avérée être difficile à cause des niveaux bas de production à l'intérieur du talon. « Nous avons dû les élever la première fois en plus grande quantité avant que nous pourrions analyser le lantibiotic produit. » Une autre complication était que les enzymes produisant les sonneries n'ont pas fonctionné avec l'exactitude parfaite. « Même dans une colonie, où toutes les cellules ont le même ADN, jusqu'à cinq ou six lanthipeptides différents pourraient être produits. »

Modèle rationnel

En fin de compte, une suite de lanthipeptides avec un effet antimicrobien intense a été isolée et caractérisée. « Nous avons trouvé des peptides avec différentes activités antibiotiques, bien que plusieurs peptides aient semblé un peu comme la nisine ou l'epidermin. Il s'est avéré que nous avions même recréé la nisine dans notre génothèque. » L'expérience a fourni beaucoup d'informations au sujet de la relation de structure-fonctionnement des différentes sonneries dans les peptides lantibiotic. Ceci peut maintenant être employé pour qu'une approche de conception rationnelle produise les antibiotiques neufs.

Une deuxième conclusion de l'étude est que le pipeline - de produire une génothèque à examiner et à caractérisation - des travaux très efficacement. La prochaine opération est d'employer un agent pathogène réel comme tension de journaliste, au lieu des cellules de Lactococcus utilisées dans le premier rond. « Et nous travaillons maintenant pour produire des peptides avec juste une sonnerie. Les peptides de cinq-sonnerie que nous avons produits dans cette étude sont trop grands pour l'usage pharmaceutique. Beaucoup d'antibiotiques ressemblent à une structure d'un-sonnerie, assimilée à celle des vancomycines. » Ces antibiotiques sont effectués par le lien enzymatique spécifique des acides aminés, alors que le lantibiotics sont produits à partir des gènes par des ribosomes. « Ceci signifie que nous pouvons employer des techniques rapides de biologie moléculaire pour produire et protéger de grandes bibliothèques. »