Как бактериальный фермент создает новый тип биоразлагаемого полимера

Главные полимеры

Нити сахаров, называемые полисахаридами, являются самыми распространенными биополимерами на Земле. Благодаря своим универсальным и экологически безопасным свойствам эти молекулы могут в конечном итоге заменить некоторые пластмассы. Теперь исследователи, сообщающие в ACS Central Science, идентифицировали ранее неизвестный бактериальный фермент, который может производить новый тип полисахарида, который похож на биополимер хитин. Новая молекула является биоразлагаемой и может быть полезна для доставки лекарств, тканевой инженерии и других биомедицинских приложений.

Бактериальный фермент (кристаллическая структура показана здесь) производит новый тип биоразлагаемого полимера, ахолетин, который может когда-нибудь найти применение в доставке лекарств, тканевой инженерии или других приложениях. Источник: адаптировано из ACS Central Science 2022, DOI: 10.1021/acscentsci.1c01570

Полисахариды играют множество ролей в организмах, и, поскольку они биосовместимы и биоразлагаемы, эти молекулы являются многообещающими материалами-носителями для широкого спектра терапевтических средств. Идентичность отдельных молекул сахара в цепи и то, как они связаны друг с другом, заставляют их функционировать по-разному. Ферменты, известные как гликозидфосфорилазы, могут расщеплять определенные полисахариды или создавать новые, в зависимости от условий реакции. Например, один из таких ферментов производит хитин, основной компонент экзоскелета членистоногих и клеточных стенок грибов. Стивен Уизерс и его коллеги задались вопросом, могут ли существовать ранее неизвестные природные ферменты, которые могли бы создавать новые типы полисахаридов.

Фермент гликозидфосфорилазы

Используя геномные данные и скрининг на основе активности, исследователи идентифицировали фермент гликозидфосфорилазу из бактерий, называемых Acholeplasma Laidlawii, которые часто загрязняют лабораторные клеточные культуры.

Команда выделила и очистила фермент, обнаружив, что он может синтезировать новый тип полисахарида, который они назвали ахолетином.

Новый биополимер близок по составу к хитину и полисахариду, образующему биопленку, но его молекулы сахара связаны друг с другом иначе, чем у этих известных биополимеров.

• Команда определила кристаллическую структуру гликозидфосфорилазы, которая, как они подозревают, может участвовать в поддержании клеточной мембраны A. Laidlawii.
• Таким образом, исследователи могли бы нацелить фермент, чтобы предотвратить заражение клеточной культуры бактериями, в дополнение к использованию фермента для создания нового биополимера. По словам исследователей, ахолетин обладает широким потенциалом в качестве нового типа биосовместимого, биоразлагаемого материала.
• Авторы выражают признательность за финансирование и поддержку Канадского совета по естественным наукам и инженерным исследованиям, Канадских институтов исследований в области здравоохранения, Министерства энергетики США, Медицинского института Говарда Хьюза и Национальных институтов здравоохранения.

Источник

Метки: полимеры