Специалисты Пущинского научного центра биологических исследований обнаружили необычный для грибов фермент, участвующий в специфической модификации стероидов.
Стероидные препараты обладают мощным влиянием на организм человека. К ним относятся желчные кислоты, витамин D3, гормоны, регулирующие обмен воды и минеральных веществ, половые гормоны, а также вещества, участвующие в воспалительных реакциях и обладающие сигнальными функциями.
Все стероиды состоят из четырех углеродных колец и заместителей, положение и пространственная ориентация которых определяют специфику биологического действия отдельных веществ. Иными словами, от того, где расположены и в какую сторону направлены эти группы относительно жесткого скелета, зависит, будет ли вещество связываться со специфическим белком-рецептором и запускать каскад биологических реакций.
Основное преимущество использования живых клеток в синтезе лекарственных веществ — возможность специфического преобразования молекул, при котором определенные фрагменты будут обращены в правильную сторону. В условиях химического синтеза чаще всего получается сложноразделимая смесь продуктов, часть которых не обладает желаемыми свойствами.
Микробиологи из Пущинского научного центра биологических исследований обнаружили у грибного штамма рода Drechslera способность трансформировать стероидные вещества, такие как андростадиендион, тестостерон и прастерон. Особый интерес для ученых представляли два фермента гриба: первый восстанавливает кетоновую (=О) группу в строго определенном положении (С17), а второй может присоединить гидроксильную (-ОН) группу в другом, также фиксированном месте (С7), но при этом расположить ее по разные стороны от кольца-основы. Продукты работы второго фермента называются С7α- и С7β-гидроксистероиды. Ученые предполагают, что соотношение образующихся продуктов с α- или β-расположением гидроксильной группы зависит от структуры исходного стероидного субстрата.
Выбранный в рамках этой работы род плесневых грибов Drechslera интересен не только простотой культивирования в лабораторных условиях — уровень его специфической 7β-гидроксилазной активности превосходит все известные аналоги. Кроме того, в пользу использования именно этих грибов говорит возможность управления активностью ферментов. Например, можно увеличить долю продуктов с определенным положением гидроксильной группы путем одновременного внесения стероидного субстрата и мицелия в среду для дальнейшего культивирования. Добавление субстрата к уже зрелому мицелию способствует преимущественно восстановлению 17-кетогруппы.
«Полученные результаты открывают перспективы биотехнологического получения ценных стероидных соединений. В дальнейшем мы планируем выявить ген новой стероидной гидроксилазы и научить бактерии синтезировать ее в больших объемах. Менее прихотливые микробные штаммы позволят дешевле получать стероидные препараты для лечения большого спектра заболеваний», — отметил первый автор статьи Вячеслав Коллеров, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории Микробиологической Трансформации Органических Соединений (МТОС) ИБФМ РАН.
Подробнее с результатами работы можно ознакомиться в журнале Fungal Biology. Проект поддержан грантом Российского научного фонда (РНФ).