Если вы когда-либо пользовались ароматом соснового леса или нюхали лист базилика, то вы знакомы с терпенами. Это соединение эфирных масел растений и смол деревьев. С момента открытия терпены прошло более чем 150 лет назад, ученые выделили 50 000 их соединений, полученных из растений и грибов. Из бактерий и других микроорганизмов, как известно, получают терпены тоже, но они гораздо меньше исследованы.
Новое исследование показывает, что генетический потенциал бактерий в терпенах широко распространен. Исследователи обнаружили 262 генных последовательностей – ферментов, которые катализируют производственные терпены. Ученые использовали некоторые из этих ферментов, чтобы изолировать 13 ранее неизвестных бактериальных терпенов.
«Полученные результаты свидетельствуют о том, что бактерии представляют собой богатый источник для открытия новых натуральных продуктов», – пишут исследователи.
Дэвид Кейн, профессор химии из Университета Брауна начал исследование около 15 лет назад, чтобы понять, как из бактерий получают терпены.
«В то время впервые появились геномные последовательности некоторых классов бактерий», – сказал он. «У нас была идея – найти ферменты, ответственные за получение терпенов».
Чтобы сделать это, Кейн искал геномы для группы бактерий, названных Streptomyces, аналогичных тем, которые производят терпеновые синтазы из растений и грибов. В конце концов, он обнаружил, что Streptomyces действительно имеют гены, кодирующие терпеновые синтазы.
«Вместо того чтобы использовать последовательность растений или грибов в качестве поискового запроса, мы можем теперь использовать бактериальную последовательность, которая должна дать большую степень сходства», – считает Кейн.
Следующим шагом было проверить, что эти последовательности, в самом деле, код для ферментов, способных сделать терпены. Исследователи хотели найти терпеновые соединения, которые ранее не были идентифицированы. Они искали последовательности, которые не вписываются в ранее известные категории терпенов. Ученые использовали генетически модифицированные Streptomyces бактерии в био-НПЗ для создания терпеновых продуктов. Используя этот метод, они были в состоянии сделать 13 ранее неизвестных терпенов, их структура подтверждена с помощью масс-спектрометрии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса.
Кейн сказал: «Это хороший пример того, как можно использовать анализ последовательности, чтобы идентифицировать гены, представляющие интерес, а затем применить молекулярно-генетические и микробиологические методы для получения химических веществ, представляющих интерес».
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Yamada, Yuuki; Kuzuyama, Tomohisa; Komatsu, Mamoru; Shin-ya, Kazuo; Omura, Satoshi et al. (2014) Terpene synthases are widely distributed in bacteria // PNAS – p. 1422108112
