'Fehlendes evolutionäres Bindeglied' einer weit verbreiteten natürlichen Drogenquelle gefunden

Eine Studie von Wissenschaftlern des Scripps Research Institute (TSRI) aus Florida hat nun ein fehlendes Teil des Evolutionspuzzles ausgefüllt und eine bisher unbekannte Struktur einer Proteinfamilie ermittelt, die für die Herstellung dieser Verbindungen von entscheidender Bedeutung ist.

Terpenoide, die zum größten Teil von Pflanzen produziert werden, sind eine Familie von Molekülen, die einige der bekanntesten und erfolgreichsten Arzneimittel aus natürlichen Quellen umfassen, zum Beispiel die Krebsbehandlung Taxol®. Insgesamt sind mehr als 65.000 Terpenoide bekannt.

Natürliche Verbindungen wie Terpenoide werden in der Regel von zahlreichen Enzymen hergestellt, die die Teile zusammennähen, wie zum Beispiel ein Modell aus Lego®. In der neuen Studie konzentrierte sich das Team auf Enzyme, die als Terpensynthasen bekannt sind und sowohl in Pflanzen als auch in Bakterien vorkommen.

Die von TSRI - Professor Ben Shen geleitete Studie wurde vor kurzem online veröffentlicht, bevor sie vom Zeitschrift der American Chemical Society. Zusätzlich zu den Fortschritten in der Strukturbiologie dieser Proteinklasse könnten die neuen Erkenntnisse auch die Wirkstoffentdeckung beeinflussen und das Engineering dieser Proteine ​​und damit der Verbindungen, die sie machen, in Zukunft erleichtern.

Mithilfe der Röntgenkristallographie - Einfrieren der Atomstruktur eines Proteins und anschließendes Beschießen mit Röntgenstrahlen, um eine Momentaufnahme davon zu erstellen - entwickelten Shen und seine Kollegen ein detailliertes Strukturmodell, das ein weitaus besseres Verständnis der bakteriellen Diterpensynthasen und -phasen ermöglicht wie diese Enzymklasse in einer natürlichen Umgebung funktioniert.

"Wir haben herausgefunden, dass die Bakterienversion der Pflanzenversion strukturell sehr ähnlich ist und möglicherweise die Idee eines Genfusionsereignisses untermauert, das die bifunktionellen Pflanzenenzyme hervorbringt", sagte Jeffrey Rudolf, Mitautor des TSRI Papier mit TSRI Research Associate Liao-Bin Dong. "Wir konnten auch abbilden, welche Teile des Enzyms wichtig sind, und erhielten eine Vorstellung davon, wie das Protein auf strukturelle Vielfalt hin konstruiert werden kann."

Dong fügte hinzu: "Mit diesen neuen Informationen können wir nicht nur die strukturelle Vielfalt von bakteriellen und pflanzlichen Terpenoiden bestimmen, sondern auch neue Diterpenoide bakteriellen Ursprungs identifizieren, die selten sind und zu aufregenden neuen Naturstoffen mit interessanten biologischen Aktivitäten führen könnten."