Veel van de medicijnen en medicijnen waar we tegenwoordig op vertrouwen, zijn natuurlijke producten van microben zoals bacteriën en schimmels. Binnen deze microben de medicijnen worden gemaakt door kleine natuurlijke machines - mega-enzymen die bekend staan ​​als niet-ribosomale peptidesynthetasen (NRPS's). Een onderzoeksteam onder leiding van McGill University heeft een beter begrip gekregen van de structuren van NRPS'en en de processen waarmee ze werken. Dit verbeterde begrip van NRPS's zou het mogelijk kunnen maken dat bacteriën en schimmels worden gebruikt voor de productie van gewenste nieuwe verbindingen en leiden tot de creatie van nieuwe krachtige antibiotica, immunosuppressiva en andere moderne medicijnen.

"NRPS's zijn echt fantastische enzymen die kleine moleculen zoals aminozuren of andere bouwstenen van vergelijkbare grootte nemen en ze samenvoegen tot natuurlijke, biologisch actief, krachtige verbindingen, waarvan veel drugs, " zei Martin Schmeing, Universitair hoofddocent bij de afdeling Biochemie aan de McGill University, en corresponderende auteur van het artikel dat onlangs is gepubliceerd in Natuur Chemische Biologie . "Een NRPS werkt als een fabrieksassemblagelijn die bestaat uit een reeks robotwerkstations. Elk station heeft workflows in meerdere stappen en bewegende delen waarmee het één bouwsteensubstraat aan het groeiende medicijn kan toevoegen, verlengen en wijzigen, en dan doorgeven aan het volgende kleine werkstation, allemaal op hetzelfde enorme enzym."

Ultra-intensieve lichtstraal stelt wetenschappers in staat eiwitten te zien

In hun krant op de omslag van het mei 2020-nummer van Natuur Chemische Biologie , het team meldt dat het een mechanisch NRPS-systeem visualiseert met behulp van de CMCF-bundellijn bij de Canadian Light Source (CLS). De CLS is een Canadees nationaal laboratorium dat de ultra-intensieve bundels röntgenstralen produceert die nodig zijn om eiwitten in beeld te brengen, omdat zelfs mega-enzymen te klein zijn om met een lichtmicroscoop te zien.

"Wetenschappers zijn al lang enthousiast over het potentieel van bio-engineering NRPS's door de volgorde van bouwstenen te identificeren en de werkstations in het enzym te reorganiseren om nieuwe medicijnen te maken, maar de poging is zelden succesvol geweest, " zei Schmeing. "Dit is de eerste keer dat iemand heeft gezien hoe deze enzymen ketozuren omzetten in een bouwsteen die in een peptidegeneesmiddel kan worden gestopt. Dit helpt ons te begrijpen hoe de NRPS's zoveel bouwstenen kunnen gebruiken om de vele verschillende verbindingen en therapieën te maken."