Категории
 
Ссылки
 

Кукуруза стала биореактором

Кукуруза стала биореактором

Многие заболевания вызваны недостаточным синтезом ферментов в результате генетических отклонений. Это такие известные болезни как фенилкетонурия, которая обусловлена недостатком фермента фениламиногидроксилазы, альбинизм, связанное с пониженным синтезом в организме человека белка тирозиназы и многие другие. Последствия (но не причину) этих болезней можно пусть и частично компенсировать с помощью искусственно синтезированных (рекомбинантных) ферментов.

Химический синтез таких сложных органических соединений чрезвычайно трудозатратен и дорог, поэтому используются специально созданные культуры клеток, выращиваемые в биореакторах. Это многоступенчатый процесс, включающий в себя филигранный контроль большого количества параметров среды при культивации, очень сложное отделение готового продукта. К тому же производительность биосинтеза очень низка. Все это приводит к очень высокой стоимости получаемой продукции.

С другой стороны, лучшим в мире биореактором, экономным, производительным и самовоспроизводящимся является самая обыкновенная клетка. Современные технологии уже позволяют создавать нужный генотип. Такой, чтобы клетка выполняла только необходимые функции, производила только нужный фермент и в количествах, достаточных для коммерческого применения.

Но здесь исследователей поджидает еще одна проблема: одинаковый (даже искусственно созданный) набор генов в разных организмах синтезирует один и тот же белок, что само собой разумеется, но в разных модификациях! После синтеза фермент поступает в аппарат Гольджи, особую органеллу (часть клетки), и в ней к молекуле белка присоединяются видоспецифичные сахара. А иммунная система организма очень чутко и активно реагирует на такую, не характерную для него модификацию белка. Т.е. молекулы сахара выступают в роли своего рода меток, с помощью которых организм распознает не свойственные ему разновидности ферментов.

Очевидно, что для синтеза нужных соединений необходимо заставить клетку выделять их или помещать в клеточное хранилище минуя аппарат Гольджи. На первый взгляд элементарная задача была совсем недавно решена австралийскими биоинженерами. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Ученые добавили в регуляторные области (UTR) матричной РНК фермента особые метки. Особенностью этого метода является то, что изменялась только регуляторная область, не затрагивая сам шаблон аминокислотной последовательности белка. Можно сказать, что ученые повернули указатель на перекрестке, и машины с белком поехали напрямую в хранилища, минуя пропускной пункт, на котором помечалась принадлежность белка именно этому виду. В итоге, рекомбинантные белки из семян кукурузы остались не модифицированными, ничейными и не вызывают отторжения иммунной системой другого организма. Карликовая пальма описана тут. Рекомендуем вам посмотреть этот сайт.

Таким образом, открыт путь к синтезу «нейтральных» белков, которые могут использоваться и как лекарства, и как бытовые ферменты.