Ingenieure erschaffen Bakterien, die eine unnatürliche Aminosäure synthetisieren können

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Naturchemische Biologiekonzentrierten sich die Forscher auf para-Nitro-L-phenylalanin (pN-Phe), eine nicht standardmäßige Aminosäure, die weder zu den zwanzig Standardaminosäuren gehört noch in der Natur vorkommt. pN-Phe wurde von anderen Forschungsgruppen verwendet, um dem Immunsystem zu helfen, eine Reaktion auf Proteine ​​zu entwickeln, auf die es normalerweise nicht reagiert.

„Die chemische Funktionsgruppe Nitro hat wertvolle Eigenschaften und wurde von Leuten, die versuchen, den Stoffwechsel neu zu programmieren, noch nicht ausreichend erforscht“, sagte Kunjapur. „pN-Phe hat auch eine schöne Geschichte in der Literatur – es kann an ein Protein einer Maus angehängt und an Mäuse zurückgegeben werden, und das Immunsystem toleriert die ursprüngliche Version dieses Proteins nicht mehr. Diese Fähigkeit ist vielversprechend für die Behandlung oder Vorbeugung von Krankheiten, die durch schädliche Proteine ​​verursacht werden, an die sich das Immunsystem nur schwer binden kann.“

Methoden zur Erweiterung des genetischen Codes ermöglichten es den Forschern, das „Alphabet“ der verfügbaren, von der DNA kodierten Aminosäuren zu vergrößern. Durch die Kombination von Metabolic-Engineering-Techniken mit der Erweiterung des genetischen Codes konnten die Forscher ein System schaffen, das autonom nitrierte Proteine ​​produziert.

„Aufgrund der Chemie funktioneller Nitrogruppen war die Aminosäure, die wir als Ziel für dieses Projekt ausgewählt haben, unkonventionell, und viele Wissenschaftler auf unserem Gebiet haben möglicherweise nicht erwartet, dass sie mithilfe der Biosynthese hergestellt werden könnte“, sagte Kunjapur.

Der nächste Schritt dieser Forschung besteht darin, ihre Methoden zu optimieren, um größere Mengen an nitrierten Proteinen zu synthetisieren und diese Arbeit auf andere Mikroorganismen auszuweiten. Langfristiges Ziel ist es, diese Plattform für Anwendungen rund um Impfstoffe oder Immuntherapien weiterzuentwickeln.

„Ich denke, die Implikationen sind interessant, da man den zentralen Stoffwechsel eines Bakteriums und seine Fähigkeit, verschiedene Verbindungen zu produzieren, nehmen und mit ein paar Modifikationen sein chemisches Repertoire erweitern kann“, sagte Butler. „Die Nitro-Funktionalität ist in der Biologie selten und fehlt in den standardmäßigen 20 Aminosäuren, aber wir haben gezeigt, dass der bakterielle Stoffwechsel so formbar ist, dass er neu verdrahtet werden kann, um diese Funktionalität zu schaffen und zu integrieren.“

Kunjapur fügte hinzu: „Bakterien sind potenziell nützliche Vehikel für die Arzneimittelabgabe. Wir glauben, dass wir ein Werkzeug geschaffen haben, das die Fähigkeit von Bakterien, Zielantigene im Körper zu produzieren, nutzen und gleichzeitig die Fähigkeit der Nitrierung nutzen könnte, diese Antigene zu beleuchten.“ .“