اكتشف العلماء فئة غير معروفة سابقًا من المركبات الطبيعية المخبأة داخل البكتيريا التي تعيش في التربة.
اكتشف العلماء مجموعة غير معروفة من الجزيئات في بكتيريا التربة ترتبط ببروتين بشري مرتبط بعدة أنواع من السرطان. تتمتع المركبات، المعروفة باسم ميكسوجلوكامايد، بتركيبة كيميائية غير عادية ويمكن أن توفر نقطة انطلاق لتطوير أدوية جديدة، على الرغم من أن الباحثين لم يثبتوا تأثيرًا قويًا على نمو الخلايا السرطانية.
ونشأ هذا الاكتشاف من دراستين بحثتا كيفية إنتاج البكتيريا لهذه الجزيئات وكيفية تفاعلها مع الخلايا البشرية. يجمع الميكسوجلوكامايد بين المكونات الجزيئية المشتقة من السكريات والدهون والأحماض الأمينية في ترتيب يختلف عن المنتجات الطبيعية المعروفة سابقًا. ويتطلب الوصول إليها من الباحثين تنشيط الجينات البكتيرية التي تظل صامتة عادة.
فتح الكيمياء الخفية في بكتيريا التربة
يتم إنتاج الميكسوجلوكامايد بواسطة البكتيريا المخاطية، وهي مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في التربة والمعروفة بتصنيع مركبات نشطة بيولوجيًا متنوعة. وباستخدام التقنيات الوراثية الحديثة، قام العلماء في معهد هيلمهولتز للأبحاث الصيدلانية في سارلاند (HIPS) بتنشيط مسار التخليق الحيوي الذي كان صامتًا سابقًا، مما سمح لهم بإنتاج الجزيئات واكتشافها.
ثم قام الفريق بفحص مجموعة الجينات الاصطناعية الحيوية المسؤولة عن إنتاجها وتتبع التفاعلات الكيميائية الحيوية المعنية. حدد تحليلهم مسارًا غير معروف سابقًا تعمل فيه العديد من الإنزيمات معًا في تسلسل غير متوقع لتجميع البنية الكيميائية المميزة للمركبات. يمكن أن تساعد النتائج الباحثين في تحديد المنتجات الطبيعية الأخرى المخبأة داخل الجينات الميكروبية غير النشطة.
يقول الدكتور تشينج تشانغ فو، رئيس مجموعة الأبحاث المبتدئة “تعدين الجينوم للأيضات الثانوية” في HIPS: “إن اكتشاف الميكسوجلوكامايد يسلط الضوء على مقدار الإمكانات الكيميائية التي تظل مخبأة في مجموعات الجينات الحيوية الاصطناعية الصامتة سابقًا للكائنات الحية الدقيقة”. “من خلال تنشيط وفك رموز هذه المسارات الاصطناعية الحيوية بشكل انتقائي، يمكننا الوصول إلى منتجات طبيعية جديدة تمامًا.”
تم إجراء الاكتشاف الأولي والتوصيف الهيكلي من قبل فريق بقيادة البروفيسور رولف مولر، المدير العلمي لـ HIPS ورئيس قسم المنتجات الطبيعية الميكروبية.
إعادة إنشاء جزيء بكتيري نادر في المختبر
ولأن البكتيريا تنتج بشكل طبيعي كميات ضئيلة فقط من الميكسوجلوكامايد، فقد احتاج الباحثون إلى طريقة أخرى للحصول على مادة كافية للاختبار البيولوجي. وفي الدراسة الثانية، حققوا أول تخليق مختبري كامل لميكسوجلوكامايد A ، مما جعل من الممكن فحص المركب وإعداد نسخ معدلة كيميائيًا.
ترتبط بعض هذه المشتقات الاصطناعية بقوة أكبر بكثير من الجزيء الأصلي ببروتين بشري يسمى AKR1C3. باستخدام طريقة تحدد بشكل منهجي البروتينات الخلوية التي تتفاعل مع المركب، أنشأ الباحثون AKR1C3 كهدف ربط أساسي للميكسوجلوكامايد.
يشارك AKR1C3 في إنتاج بعض الهرمونات وجزيئات الإشارة الالتهابية. كما يتم إنتاجه بشكل زائد في العديد من أنواع السرطان، حيث يمكن أن يساهم في نمو الخلايا السرطانية. على الرغم من أن الارتباط بهذا البروتين يشير إلى اتجاه محتمل لتطوير الأدوية المضادة للسرطان، إلا أن التجارب لم تثبت أن الميكسوجلوكامايد يثبط بقوة نمو الخلايا السرطانية.
يقول البروفيسور مارك برونستروب، رئيس قسم “البيولوجيا الكيميائية” في جامعة HZI: “على الرغم من أننا لم نتمكن من إثبات التأثير القوي للميكسوجلوكامايد على نمو الخلايا السرطانية، إلا أن الدراسة تظهر أن المنتجات الطبيعية التي ليس لها تأثير بيولوجي واضح على الفور لا تزال قادرة على التأثير على أهداف ذات صلة كبيرة في جسم الإنسان”. “هذا هو بالضبط المكان الذي تكمن فيه الإمكانات الكبيرة لتحديد مفاهيم جديدة لتطوير الأدوية المبتكرة.”
مراجع:
“مجالات التكثيف غير النمطية ترشد الاكتشاف والتخليق الحيوي للميكسوجلوكامايدات التي تتميز بالأحماض الأمينية γ المستبدلة بالفينيل والمؤكسدة ألفا” بقلم تينجتينج وانج، ألكسندر بوبوف، ماجا هانتر، جوانجزي داي، رونالد جارسيا، هويكسين شو، هاوين تشاو، أسفانديار سيكندر، ليو جي هوه، رولف مولر، وتشينجزانج فو، 7 أغسطس 2026, الطبعة الدولية للكيمياء التطبيقية.
دوى: 10.1002/anie.6995139
“تحديد مواصفات البروتين القائم على التوليف والنشاط يحدد Aldo-Keto Reductase 1C3 كبروتين مستهدف لميكسوجلوكامايد” بقلم توماس سيمون، فيفيك ك. ميشرا، مينجمينج تشاو، كونراد بوسو، ألكسندر بوبوف، تشينجزانج فو، رولف مولر، لوثار جانش، وولف بلانكينفيلدت، ومارك برونستروب، 10 أغسطس 2026, الطبعة الدولية للكيمياء التطبيقية.
دوى: 10.1002/anie.6489568
لا تفوت أي اختراق:
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
