كيف تنتج الميكروبات مركب أساسي يستخدم لمكافحة السرطان

لكن ما كان أقل وضوحا هو كيف تمكنت البكتيريا من القيام بذلك.

وبقيادة إميلي بالسكوس ، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية ، قام فريق من الباحثين بتفكيك هذه العملية ، والتي تبين لأول مرة أن المركب ينتج من خلال مسار إنزيمي ويكشف عن الكيمياء الجديدة التي تقود العملية. تم وصف الدراسة في ورقة 7 فبراير نشرت في طبيعة.

إن ما يجعل الجزيء مثل هذا العامل الفعال المضاد للسرطان ، هو بنية كيميائية تعرف باسم النيتروزامين – ما أطلق عليه Balskus "الرأس الحربي" التفاعلي للجزيء.

وقد تبين أن النتروزامين معروفة بأنها شديدة التفاعل ، وأنها سامة في مجموعة من المركبات الأخرى ، وهي معروفة أكثر شيوعًا خارج علاج السرطان كمواد مسرطنة موجودة في كل شيء من التبغ إلى اللحوم المعالجة.

وقال بالسكوت "هذا العنصر الكيميائي له أهمية بيولوجية كبيرة وقد تم التحقيق فيه بدقة." "حتى عملنا ، فإن النظرة إلى كيفية إنتاج هذا العنصر الكيميائي في النظم البيولوجية شملت كيمياء غير أنزيمية – كان مجرد شيء حدث في ظل الظروف الصحيحة".

غير أن بالسكوس وزملاؤه يشكون في أن القصة قد تكون أكثر تعقيدا ، وانطلقوا لاستكشاف ما إذا كانت البكتيريا قد طورت طريقا طبيعيا لإنتاج مركبات النتروزامين.

"هذا ما وجدناه في هذه الورقة" ، أوضحت. "لقد اكتشفنا جينات التخليق الحيوي و إنزيم التخليق الحيوي الذي تستخدمه البكتيريا لبناء الستربتوزوتوسين.

وتابعت "ما كشف عنه كان مفاجأة كبيرة من حيث كيفية صنع هذه المجموعة الوظيفية". "لأنه تبين أنها مصنوعة بواسطة إنزيم بطريقة مختلفة تمامًا عن الطرق المعروفة الأخرى لصنع النيتروسامين. يكون للتفاعل سابقة محدودة جدًا ، إن وجدت ، في الكيمياء الحيوية أو التركيبية."

ما وجده Balskus وزملاؤه هو إنزيم يعتمد على الحديد مع مجالين مختلفين ، كل منهما يحفز خطوات مختلفة في العملية.

وقال بالسكوس "كلا المجالين ارتبطا بكيمياء أخرى في الانزيمات لكن في سياق هذا البروتين يقوم الاثنان بأشياء جديدة حقا." "بشكل عام ، من منظور الكيمياء البحتة ، إنه إنزيم مثير للغاية."

وتضيف قائلة: "إنها نفس القدر من الإثارة من منظور بيولوجي ، لأنها تظهر لأول مرة أن البيولوجيا قد طورت مسارًا محددًا لتصنيع النتروزامين".

وقال بالسكوس "عندما نبحث عن جينوم جرثومي للإنزيمات التي تبدو مثل هذه ، نرى الكثير منها ، بما في ذلك بعض المجموعات الجينية في مسببات الأمراض البشرية والكائنات الحية التي تعيش في تعايش مع النباتات". "لذلك يبدو أننا لم نستحق التقدير الكافي لكيفية استخدام الطبيعة لمركبات مثل هذه. إن اكتشاف وجود إنزيمات مخصصة لصنع هذا النوع من المجموعات الوظيفية ، وحقيقة أنه يمكن إنتاجها بواسطة العديد من أنواع الميكروبات توحي بدور مهم لبيولوجيتها ".

وبالمضي قدما ، قالت بالسكوس ، إنها تعمل مع المتعاونين لفهم كيفية عمل الإنزيم على المستوى الجزيئي وفهم أفضل للخطوات الوسيطة في إنتاج النتروزامين.

ويأمل بالسكوس أيضًا في التحقيق فيما إذا كانت البكتيريا الأخرى – ولا سيما الممرضات البشرية – تعتمد على إنزيمات مشابهة لإنتاج مركبات قد تكون سامة.

وقالت: "السؤال الذي نريد الإجابة عليه هو ما إذا كان هذا النوع الجديد من الإنزيم يسمح لمسببات الأمراض البشرية بفعل شيء يضر بالمضيف". "الآن بعد أن وجدنا هذه المجموعات الجينية ، يمكننا أن نبدأ في السؤال عما يمكن أن تفعله هذه المركبات المحتوية على نيتروسامين الأخرى."

مصدر القصة:

المواد المقدمة من قبل جامعة هارفرد. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى للأسلوب والطول.