Bakterie z epoki kamienia odzyskane z kantabryjskiej jaskini do produkcji nowych leków

Międzynarodowy zespół naukowców Zrekonstruowano genom starożytnych bakterii plejstoceńskich Do tej pory nieznani i opierając się na swoich planach genetycznych, stworzyli platformę biotechnologiczną, która odtwarza cząsteczki wytwarzane przez te bakterie.

W ten sposób autorzy — archeolodzy, bioinformatycy, biolodzy molekularni i chemicy — pokonali wszelkie bariery technologiczne i opracowali technologię, która, jak mają nadzieję, pomoże Znalezienie nowych antybiotyków i leków w przyszłości.

Praca, której szczegóły zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym naukikierowany przez Leibniz Institute for Natural Products Research and Infection Biology, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (w Niemczech) i Harvard University (USA).

Mikroby to najmniejsze formy życia, jakie istnieją. Te maleńkie organizmy mają podstawową organizację biologiczną i zdolne do wywoływania chorób. W rzeczywistości wiele drobnoustrojów to bakterie.

Te maleńkie organizmy są naturalnymi chemikami i mogą wytwarzać tysiące cząsteczek, które działają jak leki, takie jak antybiotyki. Ale wytwarzanie tych złożonych produktów chemicznych, zdaniem autorów, nie jest oczywiście łatwe. Dlatego bakterie mają wyspecjalizowane geny Kodowanie maszynerii enzymatycznej zdolne do wytwarzania tych chemikaliów.

Do dziś badania naukowe naturalnych produktów wytwarzanych przez mikroby ograniczały się do dzisiejszych bakterii, ale ponieważ te zarazki są na Ziemi od ponad 3 miliardów lat, istnieje ogromna ilość Starożytne produkty naturalne o potencjale terapeutycznym Nie wiemy, przynajmniej na razie.

Celem jest „wytyczenie kursu odkrywania starożytnych produktów naturalnych i badania ich potencjalnych zastosowań” – mówi Pierre Stulfoth, współprowadzący autor i profesor chemii bioorganicznej i paleobiotechnologii.

Puzzle składające się z milionów elementów

Kiedy organizm umiera, jego DNA szybko się rozkłada i rozpada na wiele kawałków, ale dzięki najnowszej informatyce naukowcy mogą teraz złożyć te kawałki razem (jak puzzle). Rekonstrukcja nieznanych genów i genomów. Problem polega na tym, że ta technika nie działa dobrze w przypadku starożytnego, silnie rozłożonego i bardzo krótkiego plejstoceńskiego DNA.

Po latach testów zespołowi udało się zrekonstruować odcinki DNA o długości ponad 100 000 par zasad i odtworzyć szeroką gamę starożytnych genów i genomów.

„Możemy teraz zacząć od miliardów nieznanych fragmentów starożytnego DNA i posortować je w dawno zaginione genomy bakteryjne” – wyjaśnia Alexander Hubner, doktor habilitowany w Max Planck i współautor badania.

Głębiny paleolitu

On Kamień nazębny to jedyna część ciała, która ulega wytrawieniu rutynowo przez całe życie, co czyni go cmentarzyskiem dla bakterii mineralizujących. Aby przeprowadzić badanie, zespół zrekonstruował genomy bakteryjne uwięzione w kamieniu nazębnym od 12 neandertalczyków sprzed około 102 000 do 40 000 lat temu, 34 ludzi od około 30 000 do 150 lat temu i 18 obecnych ludzi.

Naukowcy odtworzyli kilka gatunków bakterii jamy ustnej i inne, bardziej egzotyczne gatunki, których genomy nie zostały wcześniej opisane, w tym m.in. członek chloropu Zawierają grupę genów biosyntetycznych o nieznanej funkcji.

W Hiszpanii A Relacja dentystyczna Matki Bożej Czerwonego Krzyżma 19 000 lat. Badanie to, wyjaśnia Anan Ibrahim z Instytutu Leibniza, dostarczyło „szczególnie dobrze zachowanego genomu chloropu”. Po odkryciu tych tajemniczych starożytnych genów chcieli zabrać je do laboratorium, aby „zobaczyć, z czego są zrobione”.

Zespół wykorzystał syntetyczne narzędzia biotechnologii molekularnej, aby zmusić żywe bakterie do produkcji substancji chemicznych zakodowanych w starożytnych genach. Metoda ta została zastosowana po raz pierwszy pomyślnie dla starożytnych bakterii.

Eksperyment dozwolony Odkryj nową rodzinę produktów naturalnych Drobnoustroje, które naukowcy nazwali „paleofuranami”.

„To pierwszy krok w kierunku uzyskania dostępu do ukrytej różnorodności chemicznej drobnoustrojów z przeszłości i dodaje ekscytujący nowy wymiar chronologiczny do odkrywania produktów naturalnych” – mówi Martin Klapper, doktor habilitowany Leibniz-HKI i współautor badania.

Kolejnym krokiem jest próba Użyj tej technologii, aby znaleźć nowe antybiotykipodsumowali autorzy.