Кукурудза стала біореактором

Багато захворювань викликані недостатнім синтезом ферментів в результаті генетичних відхилень. Це такі відомі хвороби як фенілкетонурія, яка обумовлена ​​нестачею ферменту феніламіногідроксілази, альбінізм, пов`язане зі зниженим синтезом в організмі людини білка тирозинази і багато інших. Наслідки (але не причину) цих хвороб можна нехай і частково компенсувати за допомогою штучно синтезованих (рекомбінантних) ферментів.

Хімічний синтез таких складних органічних сполук надзвичайно трудовитрат і доріг, тому використовуються спеціально створені культури клітин, що вирощуються в біореакторах. Це багатоступінчастий процес, що включає в себе філігранний контроль великої кількості параметрів середовища при культивації, дуже складне відділення готового продукту. До того ж продуктивність біосинтезу дуже низька. Все це призводить до дуже високої вартості одержуваної продукції.

З іншого боку, найкращим в світі біореактором, економним, продуктивним і самовоспроизводящимся є звичайнісінька клітина. Сучасні технології вже дозволяють створювати потрібний генотип. Такий, щоб клітина виконувала тільки необхідні функції, виробляла тільки потрібний фермент і в кількостях, достатніх для комерційного застосування.

Але тут дослідників чекає ще одна проблема: однаковий (навіть штучно створений) набір генів у різних організмах синтезує один і той же білок, що само собою зрозуміло, але в різних модифікаціях! Після синтезу фермент надходить в апарат Гольджі, особливу органеллу (частина клітини), і в ній до молекули білка приєднуються видоспецифічі цукру. А імунна система організму дуже чуйно і активно реагує на таку, що не характерну для нього модифікацію білка. Тобто молекули цукру виступають в ролі свого роду міток, за допомогою яких організм розпізнає не властиві йому різновиди ферментів.

Очевидно, що для синтезу потрібних сполук необхідно змусити клітину виділяти їх або поміщати в клітинне сховище минаючи апарат Гольджі. На перший погляд елементарна задача була зовсім недавно вирішена австралійськими біоінженерії. Робота опублікована в журналі Nature Communications.

Вчені додали в регуляторні області (UTR) матричної РНК ферменту особливі мітки. Особливістю цього методу є те, що змінювалася тільки регуляторна область, не зачіпаючи сам шаблон амінокислотноїпослідовності білка. Можна сказати, що вчені повернули покажчик на перехресті, і машини з білком поїхали прямо в сховища, минаючи пропускний пункт, на який позначає приналежність білка саме цього виду. У підсумку, рекомбінантні білки з насіння кукурудзи залишилися не модифікованими, нічийними і не викликають відторгнення імунною системою іншого організму. Карликова пальма описана тут. Рекомендуємо вам подивитися цей сайт.

Таким чином, відкритий шлях до синтезу «нейтральних» білків, які можуть використовуватися і як ліки, і як побутові ферменти.