W roku 1928 Alexander Fleming przypadkowo odkrył penicylinę, zapoczątkowując erę antybiotyków i innych leków pozyskiwanych z grzybów. Leki te ukazały się skuteczne w różnych sytuacjach - od infekcji i wysokiego poziomu cholesterolu po odrzucenie narządu, a nawet nowotwory.

Mimo tak licznych zastosowań wiele pozostaje do zbadania na przykład proces, w którym grzyby syntetyzują niektóre ze swoich najsilniej działających związków. Chodzi zwłaszcza o cyklopentachromon, którego pochodne wykazały obiecujące działanie w walce z nowotworami, przy zmniejszaniu stanu zapalnego, a także inne właściwości lecznicze.

Chociaż pochodne chromonu udaje się już wytwarzać w warunkach laboratoryjnych, charakterystyczna struktura jego cząsteczki okazała się trudna do dokładnego skopiowania. "Bardzo łatwo jest skończyć z wersją, w której wiązania chemiczne nie znajdują się we właściwym miejscu lub struktura jest odwrócona" — zaznaczyła prof. Sherry Gao z University of Pennsylvania w Filadelfii (USA). – "Natura miała miliardy lat na opracowanie ścieżek tworzenia tych związków. Teraz możemy pożyczyć narzędzia natury, aby rozwijać i badać te związki dalej, co potencjalnie może doprowadzić do opracowania nowych leków".

Tym, co wyróżnia cyklopentachromon, jest charakterystyczna struktura: trzy pierścienie węglowe, dwa z sześcioma atomami węgla i jeden z pięcioma atomami węgla. Układ ten stanowi strukturalny fundament dla wielu bioaktywnych cząsteczek.

Jednak jeden ze znanych chemicznych prekursorów cyklopentachromonu ma dodatkowy węgiel, tworząc trzy pierścienie tej samej wielkości. Dokładny sposób, w jaki natura zmienia tę substancję chemiczną na związek o innej strukturze pierścienia, nigdy wcześniej nie został opisany.

Naukowcy z Filadelfii prowadzili badania na pleśni Penicillium citrinum, która powszechnie występuje na owocach cytrusowych. Wyjaśnienie procesu wytwarzania cyklopentachromonu wymagało systematycznego włączania i wyłączania genów P. citrinum, aż do momentu zakłócenia ścieżki syntezy, co wyjaśniło, które geny kodowały odpowiedzialny za ten proces enzym. "To było jak testowanie setek przełączników światła, aby sprawdzić, który z nich obsługuje konkretną żarówkę" — podkreśliła Qiu Yue Nie, pierwsza autorka artykułu (DOI 10.1021/jacs.4c11906).

Jak odkryli naukowcy, inny związek pośredni, 2S-remisporyna A, która jest wytwarzana przez nowo zidentyfikowany enzym, IscL, ma atom siarki wystający z jednej strony struktury trójpierścieniowej.

Wiązanie węgiel-siarka w 2S-remisporynie A może łączyć się z szeroką gamą innych grup, dając różnorodne cząsteczki. "Ten związek pośredni jest wysoce reaktywny" — podkreśliła Qiuyue Nie. "Wiązanie węgiel-siarka może reagować z różnymi donorami siarki, aby wytworzyć wiele nowych związków".

Fakt, że 2S-remisporyna A jest bardzo reaktywna i łączy się z różnymi cząsteczkami, nawet z samą sobą, wyjaśnia, dlaczego prekursor ten nigdy wcześniej nie został w pełni zidentyfikowany.

"Nigdy nie moglibyśmy wymyślić, jak wytworzyć tak reaktywny związek pośredni" — zaznaczyła Qiu Yue Nie. - "Musieliśmy dowiedzieć się, jak natura go wytwarza, a następnie sami wykorzystać te narzędzia enzymatyczne". (PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ zan/