Een nieuwe methode voor de derivatisering van antibiotica is ontwikkeld door professor dr. Yvonne Mast, hoofd van de afdeling Bioresources for Bioeconomy and Health Research, en haar werkgroep bij het Leibniz Instituut DSMZ-Duitse verzameling van micro-organismen en celculturen.

Antibiotica zijn medicinaal belangrijke verbindingen die vaak door micro-organismen worden geproduceerd. Dergelijke natuurlijke stoffen hebben vaak een chemisch complexe structuur en kunnen daarom moeilijk of zelfs onmogelijk zijn om chemisch te synthetiseren of te modificeren door middel van semi-synthese. Het aanpassen van deze stoffen is echter vaak nodig om de werkzaamheid te verbeteren of, zoals in het geval van antibiotica, om resistentiebrekende eigenschappen te verlenen.

Mutasynthese biedt een alternatief voor de chemische modificatie of "derivatisering" van stoffen. Deze aanpak genereert mutanten van antibioticaproducerende micro-organismen, waarbij de genen voor de antibioticaprecursor(s) worden geïnactiveerd, zodat het micro-organisme deze niet langer kan produceren.

Door mutanten te "voeden" met gemodificeerde voorproducten (de voorloperderivaten), worden deze vervolgens opgenomen in het voorlopermolecuul van het antibioticum, wat resulteert in de productie van nieuwe antibiotische derivaten.

Mutasynthese:een aanpak om antibiotica aan te passen

In een onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in RSC Chemical Biology beschrijft de werkgroep van prof. Mast een nieuwe mutasynthesebenadering voor de derivatisering van het antibioticum pristinamycine I. Pristinamycine is een streptogramine-antibioticum dat wordt gebruikt als noodmedicijn tegen resistente pathogenen.

"We hebben pristinamycine I aangepast op basis van de aminozuurvoorloper fenylglycine door middel van mutasynthese", legt antibioticaonderzoeker Yvonne Mast uit.

"Dit was alleen mogelijk omdat we eerder de biosynthesegenen voor fenylglycine hadden geïdentificeerd en functioneel gekarakteriseerd, waardoor we in onze huidige studie twee nieuwe gehalogeneerde bioactieve pristinamycine I-derivaten konden genereren."

"De nieuwigheid van deze studie ligt in het feit dat we een biotransformatieproces hebben gekoppeld aan mutasynthese, waarbij de voorloper van het fenylglycinederivaat wordt geleverd door een genetisch gemodificeerde bacteriestam (E. coli-stam). Tot nu toe is dit het enige biotechnologische proces van zijn soort, die we mutasynthese 2.0 hebben genoemd", zegt prof. Mast.

Meer informatie: Oliver Hennrich et al, Biotransformatie-gekoppelde mutasynthese voor de generatie van nieuwe pristinamycinederivaten door het fenylglycineresidu te engineeren, RSC Chemical Biology (2023). DOI:10.1039/D3CB00143A

Aangeboden door Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH