Naukowcy z UCSB odkrywają potencjał Farmaceutyczny w Mikrobiocie przewodu pokarmowego zwierząt

Dla wielu słowo „bioróżnorodność” kojarzy się z obrazami równikowych lasów deszczowych i raf koralowych, wielkimi rozległymi siedliskami wypełnionymi po brzegi roślinami i zwierzętami o tak szerokiej gamie kształtów, rozmiarów, ról i linii, że nie można nawet pojąć ich prawdziwej szerokości.

A w tych siedliskach uważa się za bogactwo naturalnych produktów przydatnych ze względu na ich potencjał farmaceutyczny, terapeutyczny i przeciwdrobnoustrojowy. Są to przedmioty intensywnego zainteresowania i nauki.

Ale bioróżnorodność jest deskryptorem, który pasuje do więcej miejsc niż tylko do megadywersywnych regionów tropików. Na przykład kalifornijska Prowincja florystyczna, gdzie znajduje się Isla Vista, rozciąga się od Baja California do południowego Oregonu i jest domem dla około 3400 taksonów roślin endemicznych.

Możemy nawet bardziej lokalne niż to, jednak. Przyjrzyj się poszczególnym zwierzętom – takim, jakie można znaleźć w zoo, jak owce, kozy i konie — i otworzy się cały świat różnorodności mikrobiologicznej. Rozważ mikrobiomy: całość mikrobioty żyjącej na kręgowcach i wewnątrz nich.

„Wiemy, że istnieją naturalne produkty, które dają nam bardzo cenne leki i leki, które pochodzą z naprawdę egzotycznych środowisk”, powiedziała Candice Swift, badaczka z Wydziału Inżynierii Chemicznej UC Santa Barbara.

„Ale coś tak prostego jak przewód pokarmowy kozy lub owcy jest rzeczywiście bardzo złożone i naprawdę interesujące środowisko do przyjrzenia się … faktycznie mamy te źródła mikrobiologicznie pozyskiwanej różnorodności chemicznej, które są tam na wyciągnięcie ręki.”

Aby podnieść tylko jeden przykład, naukowcy z UCSB z Wydziału Inżynierii Chemicznej, Michelle O ’ Malley i Swift oraz ich współpracownicy między uniwersytetami ciężko pracowali nad mikrobiomem jelitowym dużych roślinożerców, katalogując geny w nich kodujące enzymy biosyntetyczne.

Do badań wykorzystano reprezentatywne gatunki tysięcy gatunków grzybów jelitowych występujących u dużych roślinożerców. Wybrano cztery, Anaeromyces robustus, Caecomyces churrovis, Neocallimastix californiae i Piromyces finnis, wyizolowane z wzbogacania traw Kanaryjskich z odchodów owiec i kóz w zoo w Santa Barbara oraz odchodów konia z farmy w Massachusetts.

Na tej podstawie naukowcy przeprowadzili serię analiz omics na czterech różnych poziomach, przyglądając się genomowi, mRNA, białkom i enzymom wytwarzanym przez grzyby oraz końcowym małym cząsteczkom pochodzącym z tych źródeł.

„Istnieje więc wiele precedensów w literaturze na temat produktów naturalnych. Ludzie wiedzą, że istnieją te szczególne enzymy, które wytwarzają zróżnicowane chemicznie i interesujące małe cząsteczki, które są istotne w medycynie, takie jak antybiotyki ” – powiedział Swift.

Naukowcy postanowili przyjrzeć się DNA tych reprezentatywnych gatunków, aby zidentyfikować różnorodność enzymatyczną — a z kolei potencjał chemiczny-w obrębie grzybów.

Następnie naukowcy przyjrzeli się aktywnym Genom przez mRNA reprezentatywnego gatunku, aby zrozumieć inne biomolekuły, które są związane z ostateczną małą cząsteczką. Swift przeprowadził eksperymenty sekwencjonowania, aby scharakteryzować, w jakich warunkach te geny w obrębie grzybów mogą być wyrażane.

W związku z tym partnerzy Swift z laboratorium Nauk molekularnych środowiska W Pacific Northwest National Lab scharakteryzowali rzeczywiste białka i enzymy tych genomów, aby lepiej zrozumieć, co robią.

Wreszcie, same małe cząsteczki zostały scharakteryzowane.

„Dobrym pomysłem jest badanie informacji biologicznych na tych czterech różnych poziomach, ponieważ poziom złożoności staje się coraz wyższy w miarę przechodzenia do ostatniej małej cząsteczki. [Jeśli wszystko] mamy tę metaboliczną zupę małych cząsteczek, o wiele trudniej jest powiedzieć, czy ta mała cząsteczka będzie na przykład polipeptydem, a nierybosomalnym peptydem”, powiedział Swift.

Tymczasem ” na poziomie DNA łatwo jest odróżnić te różne rodzaje enzymów, które wytwarzają te małe cząsteczki.”

Dzięki tej analizie naukowcy odkryli wiele genów (łącznie 146), które kodują enzymy biosyntetyczne, a z kolei produkty naturalne.

Dla Swifta takie odkrycie jest szczególnie ekscytujące, ponieważ jest to ogólnie nowa koncepcja, że zwierzęta te mogą mieć grzyby beztlenowe, które w ogóle wytwarzają naturalne produkty. Według Swifta ich badania są pierwszymi tego typu w literaturze naukowej.

W rzeczywistości, ogólnie rzecz biorąc, układy trawienne dużych roślinożerców nie były badane w kontekście potencjału leków lub antybiotyków od dziesięcioleci, według Swifta.

„I nie ma nic do poziomu, który zrobiliśmy, gdzie w zasadzie rozwikłaliśmy całe chemiczne repozytorium tych organizmów i pokazaliśmy, że jest ono bardzo niedoceniane w kontekście produktów naturalnych”, powiedział Swift.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.