Генетическая модификация известного садового растения, в результате которой цветковое растение смогло экспрессировать ферменты-галогеназы, позволила исследователям из Массачусетского Технологического Университета «заставить» растение осуществлять биосинтез сложных природных соединений, включая галогенированные аналоги.

Новая разработка позволит упростить получение галогенсодержащих органических соединений, имеющих фармацевтическое значение, проводя синтез этих соединений с помощью цветковых растений, а не с помощью многостадийных химических превращений или генетически модифицированных организмов.

Рис. 1 .Тот барвинок был генетически изменен таким образом, что у него отрастали «ворсистые корешки», затем эти корешки переносились в питательную среду, в которой они продолжали расти и производить хлорсодержащие органические соединения. (Рисунок из Nature, DOI: 10.1038/nature09524).

Веерават Рунгуфан (Weerawat Runguphan) и Сара О'Коннор (Sarah E. O’Connor) ранее уже проводили генетическую модификацию мадагаскарского барвинка (Catharanthus roseus), придав ему способность конвертировать галогенированные триптамины (tryptamines) в галогенированные алкалоиды. В новой работе Рунгуфан, О'Коннор и Сюдон ку (Xudong Qu) сообщают, что очередная генетическая модификация привела к тому, что растение получило возможность производить сами триптамины.

Исследователи ввели в генетическую систему барвинка гены, ответственные за экспрессию бактериальных ферментов-галогеназ RebH или PyrH, которые в присутствии редуктазы RebF, способствуют селективному хлорированию триптофана в положение 7 (RebH) или 5 (PyrH). Вырабатывающаяся растением триптофандекарбоксилаза способствует конверсии хлортриптофана в хлортриптамин, который, попадая в систему растительного синтеза алкалоидов, конденсируется с монотерпеном секологанином (monoterpene secologanin). В ходе дальнейших процессов обмена непосредственно в тканях растения из этого интермедиата получаются хлорированные алкалоиды различного строения. Генетическая модификация, приводящая к экспрессии фермента RebH, позволяет получать и бромированные аналоги.

Бредли Мур (Bradley S. Moore) из Института Океанографии Скриппса отмечает, что работа О'Коннор представляет собой значительное достижение в области биологического синтеза не встречающихся в природе хлорпроизводных алкалоидов. Хотя такие соединения уже получали биохимическим путем, для него генетической модификации подвергались гораздо более простые организмы, чем цветковые растения.

Сам Мур в первой половине этого года впервые смог ввести ген, ответственный за экспрессию фермента-флуориназы в генетическую последовательность морского микроорганизма и «заставить» эту бактерию производить фторированное производное противоракового препарата салиноспорамида (salinosporamide).

По материалам: