Ученые из Университета Делавэра в США вывели бактерии для производства pN-Phe – нестандартной аминокислоты, которая может применяться в будущем для разработки уникальных вакцин и иммунотерапии. Об этом сообщает сайт SciTechDaily. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Аминокислоты служат основными элементами белков, жизненно важных для оптимального функционирования биологических структур. Белки всех форм жизни состоят из 20 основных аминокислот, но в целом природа предлагает впечатляющее разнообразие более чем 500 различных аминокислот. Кроме того, благодаря ученым было создано множество синтетических аминокислот, перспективных для разработки инновационных фармацевтических препаратов и новых методов лечения.
Исследователи из Университета Делавэра в лаборатории Адитьи Кунджапура, доцента кафедры химической и биомолекулярной инженерии Инженерного колледжа, создали бактерии для синтеза новой аминокислоты, содержащей редкую функциональную группу, которая, как показали другие исследования, имеет значение для регуляции нашей иммунной системы. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Chemical Biology, закладывают основу для разработки уникальных вакцин и иммунотерапии в будущем.
Лаборатория Кунджапура использует инструменты синтетической биологии и генной инженерии для создания микроорганизмов, способных синтезировать различные типы соединений и молекул, особенно с функциональными группами или свойствами, которые мало представлены в природе. В своем новом исследовании ученые сосредоточились на пара-нитро-L-фенилаланине (pN-Phe) – нестандартной аминокислоте, которая не встречается в природе.
«Нитрохимическая функциональная группа обладает ценными свойствами и перспективна для задач перепрограммировать метаболизм. У pN-Phe также есть специфичное свойство – ее можно добавить к белку, доставить обратно, и иммунная система больше не будет продуцировать исходную версию этого белка. Эта способность обещает лечение или профилактику многих заболеваний, вызванных нарушениями иммунной системы», – пояснил Кунджапур.
Объединив методы метаболической инженерии с расширением генетического кода, исследователи смогли создать систему, которая автономно производит нитрованные белки. «Из-за химии нитрофункциональных групп аминокислота, которую мы выбрали в качестве нашей цели для этого проекта, была нетрадиционной, и многие ученые в нашей области, возможно, не ожидали, что ее можно будет получить с помощью биосинтеза», – отметил Кунджапур.
Он также добавил: «Бактерии являются потенциально полезными средствами доставки лекарств. Мы думаем, что создали инструмент, который может использовать способность бактерий производить целевые антигены в организме и использовать способность нитрования одновременно проливать свет на эти антигены».
Нил Батлер, докторант Университета Делавэра и первый автор этой исследовательской темы, дополнительно указал: «Значение разработки интересно тем, что стало возможным взять центральный метаболизм бактерии (ее способность производить различные соединения), и с помощью нескольких модификаций расширить ее химический состав. Нитрофункциональность редко встречается в биологии и отсутствует в стандартных природных аминокислотах, но мы показали, что бактериальный метаболизм достаточно податлив, чтобы его можно было перепрограммировать для создания и интеграции этой функциональности».
Следующим шагом в этом исследовании намечена оптимизация методики для синтеза большего количества нитрованных белков и распространение этой работы на другие микроорганизмы. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы дополнительно усовершенствовать эту платформу для практических применений, связанных с вакцинами или иммунотерапией.