Współczesna medycyna szeroko wykorzystuje leki, które bakterie produkują w sposób naturalny, np. penicylinę. Dzięki łatwemu dostępowi do setek tysięcy genomów bakterii i wytwarzanych przez nie związków, możliwe jest tworzenie zupełnie nowych związków chemicznych o znaczeniu biologicznym.
To tylko wierzchołek góry lodowej. Istnieje dysproporcja w tym, co wiemy dzisiaj, jeśli chodzi o znane cząsteczki, w stosunku do tego, co natura ma zdolność do produkcji. Jak 100 do jednego co najmniej. Prof. Doug Mitchell
Czym są RiPP?
Produkowane rybosomalnie i modyfikowane potranslacyjnie peptydy, czyli po prostu RiPP, są jednym z rodzajów produktów naturalnych będących popularnym źródłem antybiotyków. Metody dostępu do RiPP są pracochłonne i obejmują wprowadzenie każdego genu do organizmu modelowego, np. E. coli, po jednym na raz, aby zaobserwować, jaki związek produkuje.
Czytaj też: 600 milionów kształtów w rekordowym czasie, czyli sztuczna inteligencja w akcji
Dzięki Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing (iBioFAB), naukowcy byli w stanie znaleźć i scharakteryzować nowe RiPP w bezprecedensowym tempie i na niespotykaną skalę. Przetestowano 96 ścieżek składających się z ok. 400 genów, co pozwoliło na wyprodukowanie 30 nowych związków chemicznych. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature.
W porównaniu z tradycyjnymi metodami odkrywania RiPP, nasza platforma jest skalowalna i wysokoprzepustowa w wielu aspektach, od identyfikacji klastra genów biosyntetycznych, klonowania, produkcji oraz wykrywania i charakteryzacji. To pierwsza taka platforma do odkrywania RiPP na dużą skalę. Dr Chengyou Shi
Spośród odkrytych nowych związków, trzy okazały się mieć właściwości antybakteryjne. Przetestowano je przeciwko opornym na antybiotyki szczepom Klebsiella pneumoniae – nowe RiPP okazały się skuteczne w ich zabijaniu.
Znaleźliśmy trzy RiPP, które mają właściwości przeciwbakteryjne przeciwko patogenom, o których wiadomo, że są zaangażowane w zakażenia szpitalne, w tym Klebsiella. To badanie pokazuje, że dzięki wykorzystaniu tej platformy do rozszerzenia liczby klastrów genów biosyntetycznych, które możemy przesiewać jednocześnie, mamy większe szanse na odkrycie związków przeciwbakteryjnych, które mogłyby mieć właściwości terapeutyczne. Dr Richard Ayikpoe
Cel pracy jest dwojaki: zademonstrowanie zdolności metody HTS do szybkiego konstruowania i testowania klastrów genów dla nowych RiPP, ale także podkreślenie rodzaju projektów współpracy na dużą skalę.
