Полезные молекулы из микромира

У людей есть интересная способность – наблюдая за другими организмами, они обязательно найдут что-нибудь интересное для себя. Зубы акулы можно использовать против акулы, панцирь черепахи как броню, а шкуры животных отлично защищают от холода. Прошли тысячи лет, и мы создали приборы и науки, которые позволяют нам заимствовать из природы еще больше. В 20 веке благодаря развитию инструментальных методов анализа, молекулярной биологии и биотехнологии мы начали активно «вдохновляться» древними обитателями земли – бактериями.

В 1985 году немецкие ученые исследовали экстремофильные бактерии, обитающие в высокосолёных условиях. Они искали механизмы, позволяющие этим организмам выживать при высокой осмолярности, и обнаружили необычное молекулярное соединение, которое накапливается внутри клеток — эктоин. Эктоин можно классифицировать как циклическую аминокислоту или частично гидрированное пиримидиновое производное. Оказалось, что эктоин защищает клетки бактерий от обезвоживания и стрессов, стабилизирует структуру белков. Сейчас эктоин производят в промышленных масштабах биотехнологическим путем и применяют в косметических продуктах, в глазных каплях и спреях для носа, в фармацевтике и сельском хозяйстве.

Но соль — далеко не единственный вызов, с которым сталкиваются микроорганизмы. Цианобактерии – древнейшие организмы на земле, которые в некотором смысле стояли у ее истоков и участвовали в формировании современного облика нашей планеты. В 1993 году была установлена структура сайтонемина, желто-коричневого пигмента, который накапливается снаружи клетки цианобактерий, в полисахаридной оболочке, и действует как природный УФ-фильтр с антиоксидантными свойствами. Считается, что именно он помогал древним микроорганизмам выживать под интенсивным солнечным излучением на ранней Земле. В статье, опубликованной на прошлой неделе в Nature, авторы исследуют химическую гибкость сайтонемина, который может превращаться в структурный аналог – сайтонемин имин, при взаимодействии с аммиаком и ацетоном. Они предполагают, что это может стать ключом к пониманию высокой адаптивности бактерий к изменяющимся условиям окружающей среды. Возможности производства и применения сайтонемина пока еще только исследуются.

Еще бактериям приходится защищаться от соседей. Так, например, морская бактерия Salinispora tropica, которую нашли у побережья Багамских островов в 2003 году, выделяет вещество салиноспорамид А, выполняющее функцию химической защиты, подавляя активность протеасом у конкурирующих микроорганизмов. Оказалось, что салиноспорамид А, обладающий уникальной химической структурой, проявляет противораковую активность и в данный момент под названием Маризомиб проходит клинические испытания в качестве потенциального препарата для лечения злокачественных опухолей, включая глиобластому и множественную миелому.

Совет из гостиной - смело отправляйтесь путешествовать, наблюдайте, вдохновляйтесь, и помните - иногда «привезти бактерии с островов» означает новое научное открытие.