Исследователи выявили новые антибактериальные соединения, в сто раз активнее метиленомицина
Метиленомицин A - антибиотик широкого спектра, активный против грамположительных и грамотрицательных бактерий, синтезируемый почвенной бактерией Streptomyces coelicolor. Ранее меченые изотопы помогли частично описать путь его биосинтеза, а генетический анализ - выявить соответствующий кластер генов. В новой работе британские исследователи с помощью генетической инженерии подтвердили роль четырёх ключевых генов и описали новые промежуточные метаболиты, обладающие ещё более высокой антимикробной активностью.
Авторы сосредоточили внимание на четырех генах - mmyD, mmyE, mmyO, и mmyF - предположительно задействованных в синтезе метиленомицина A. Чтобы проверить их функцию, космиды (специальные плазмиды, адаптированные для клонирования и модификаций больших участков ДНК), несущие метиленомициновый кластер генов с делецией в одном из четырех генов, интегрировали в линию S. coelicolor, у которых отсутствовал дикий тип этого кластера. После чего исследователи анализировали состав метаболитов, накапливающихся в каждой из модифицированных линий.
Как и ожидалось, удаление mmyD полностью блокировало синтез метиленомицина A и его предшественников - этот ген задействован в ранних стадиях пути. Делеции mmyF и mmyO также прекращали синтез конечного продукта, но приводили к накоплению промежуточного метаболита - метиленомицина C.
Наиболее значимые результаты были получены при делеции mmyE: в этих линиях выявили два новых соединения - преметиленомицин C и его циклическую форму, преметиленомицин C-лактон.
Испытания антимикробной активности показали, что новые метаболиты не действуют на грамотрицательные бактерии (вероятно, из-за отсутствия поздних модификаций, необходимых для прохождения через мембрану). Зато по отношению к грамположительным бактериям преметиленомицин C-лактон оказался в сто раз активнее метиленомицинoв A и C. Он эффективно подавлял рост высокорезистентных штаммов Staphylococcus aureus DSM 21979 и Enterococcus faecium U0317 (МИК 1 и 2 мкг/мл). Более того, E. faecium формировал устойчивость к ванкомицину, но не к преметиленомицину C-лактону.
Результаты исследования создают потенциал для разработки новых антибиотиков, направленных на преодоление растущей бактериальной резистентности.