I biologi molecolari sviluppano la conduttura per creare e schermare i nuovi peptidi lantibiotic

La natura ci ha fornito i lotti degli antimicrobici. Tuttavia, dato l'aumento rapido di resistenza antimicrobica, c'è un'esigenza dello sviluppo degli antibiotici della nuovo--natura. Lantibiotics è un'opzione interessante. I biologi molecolari dall'università di Groninga e di loro colleghi in Svizzera ed in Germania ora hanno sviluppato una conduttura per creare e schermare tantissimi nuovi peptidi lantibiotic. Una descrizione del metodo ed i primi risultati sono stati pubblicati il 1° aprile nella biologia del prodotto chimico della natura del giornale.

I peptidi di Lantibiotic sono modificati dopo che sono prodotti dai ribosomi. Gli enzimi possono collegare gli amminoacidi differenti all'interno della catena del peptide per formare gli anelli. Un lantibiotic ben noto è nisina, un peptide con cinque anelli che è utilizzato come conservante nell'industria alimentare. “Ci sono sequenze aminoacidiche differenti che compongono gli anelli,„ spiegano l'università di professore di Groninga di biologia molecolare Oscar Kuipers. “Sappiamo che una selezione 12 del lantibiotics naturale tutti ha combinazioni differenti.„

Geni sintetici

Kuipers ed i suoi colleghi dal ETH Zürich (Svizzera) ed università di Regensburg (Germania) hanno inventato un sistema per creare tantissimo il nuovo lantibiotics: “Abbiamo sintetizzato i fili del DNA che codificano per gli anelli differenti ed abbiamo combinato questi moduli genetici per formare i geni lantibiotic che codificano per le combinazioni casuali di cinque anelli.„ La genoteca che hanno creato ha contenuto intorno 14.000 geni sintetici.

Il punto seguente era di schermare i prodotti del gene per potenziale antimicrobico. Per fare questo, hanno modificato una tecnica sviluppata per la selezione degli enzimi, in base alle perle dell'micro-alginato. Dentro queste perle - ciascuna intorno 70 micrometri di diametro - i batteri possono svilupparsi. I geni dalla libreria sono stati messi in una razza del produttore, contenente un indicatore fluorescente rosso. “Abbiamo diluito questi batteri in modo che finissimo con uno o azzerassimo le celle per perla. Egualmente abbiamo aggiunto uno sforzo dell'obiettivo che potrebbe essere ucciso dal lantibiotics; quelle celle sono state usate ad un'più alta concentrazione di intorno 50 per perla.„ Le cellule bersaglio hanno portato un indicatore fluorescente verde ed hanno prodotto una peptidasi che ha attivato il lantibiotics del precursore secernuto dalle celle del produttore.

Schermatura

Quando le perle sono state incubate, la razza del produttore ha formato una singola colonia dentro, secernendo il lantibiotics. Questi peptidi non hanno potuto lasciare le perle. Il numero delle colonie verdi che crescono dentro ogni perla è stato correlato negativamente con l'effetto antimicrobico dei lanthipeptides attivati. Facendo uso di un visore inclinato per diapositive fluorescenza-assistito delle cellule progettato per le particelle, era possibile schermare 50.000 perle all'ora e selezionare le perle con i bassi livelli di fluorescenza verde.

Ma questa selezione era in nessun caso l'estremità del lavoro che ha dovuto essere fatto. Il punto seguente era di isolare le colonie del produttore dalle perle selezionate che hanno mostrato un forte effetto antimicrobico. Ciò era diretta; tuttavia, la caratterizzazione esatta del prodotto formato è risultato essere difficile a causa di bassi livelli di produzione dentro la perla. “In primo luogo abbiamo dovuto coltivarli in più grande quantità prima che potremmo analizzare il lantibiotic prodotto.„ Un'altra complicazione era che gli enzimi che producono gli anelli non hanno funzionato con accuratezza perfetta. “Anche in una colonia, in cui tutte le celle hanno lo stesso DNA, fino a cinque o sei lanthipeptides differenti potrebbero essere prodotti.„

Progettazione razionale

Alla fine, una serie di lanthipeptides con un forte effetto antimicrobico è stata isolata e caratterizzato stata. “Abbiamo trovato i peptidi con differenti attività antibiotiche, sebbene parecchi peptidi assomigliassero un po'a nisina o al epidermin. È risultato che anche avevamo ricreato la nisina nella nostra genoteca.„ L'esperimento ha fornito molte informazioni sulla relazione di struttura-funzione degli anelli differenti nei peptidi lantibiotic. Ciò può ora essere usata affinchè un approccio razionale di progettazione cri i nuovi antibiotici.

Una seconda conclusione dallo studio è che la conduttura - dalla produzione della genoteca alla schermatura ed alla caratterizzazione - impianti molto efficientemente. Il punto seguente è di usare un agente patogeno reale come razza del reporter, invece delle celle di Lactococcus utilizzate nel primo giro. “Ed ora stiamo lavorando per creare i peptidi con appena un anello. I peptidi dell'cinque-anello che abbiamo prodotto in questo studio sono troppo grandi per uso farmaceutico. Molti antibiotici somigliano ad una struttura dell'un-anello, simile a quella delle vancomicine.„ Questi antibiotici sono fatti dal legame enzimatico specifico degli amminoacidi, mentre il lantibiotics è prodotto dai geni dai ribosomi. “Questo significa che possiamo usare le tecniche rapide di biologia molecolare per creare e schermare le grandi librerie.„