Syöpälääkkeinä käytettävien antrasykliinien tuotto Escherichia coli -bakteerissa BioBrick-menetelmällä

Abstract

Luonnontuotteet ja niiden johdannaiset ovat tärkeitä antibioottien ja syöpälääkkeiden lähteitä. Suuri osa näistä bioaktiivisista sekundaarimetaboliiteista tuotetaan jonkin Streptomyces-tuotantokannan avulla. Yhdisteiden tuottaminen Escherichia coli -bakteerin, eli kolibakteerin, avulla on kuitenkin yleensä nopeampaa, ja tuotantoreittien muokkaamiseen ja suunnitteluun käytettävät menetelmät yksinkertaisempia ja mahdollisuuksiltaan monipuolisempia. Tästä johtuen kolibakteerien hyödyntämistä luonnontuotteiden tuotannossa onkin tutkittu paljon. Sen hyödyntäminen lääketieteellisesti tärkeiden luonnontuotteiden, kuten tyypin II polyketidien tuotannossa on kuitenkin vielä alkutekijöissään. Antrasykliinit ovat tyypin II polyketidien alaluokka. Niiden rakenteet ovat monimutkaisia ja niiden muodostukseen liittyy useita eri tekijöitä. Antrasykliinien biosynteesiin osallistuu tyypillisesti 30-30 proteiinia. Vaikka tuotannon eri vaiheista ja mekanismeista tiedetään paljon, näiden muodostamassa kokonaisuudessa on edelleen avonaisia kysymyksiä. Tutkielman tarkoitus oli tuottaa nogalamysinonin synteesireitin polyketidejä kolibakteerissa fermentoimalla hyödyntäen Streptomyces nogalaterin geenejä. Tutkimuksen aikana kävi selväksi, ettei tämä reaktiotie toimi kuten odotettua, jolloin päädyin käyttämään homologisia geenejä aklasinomysiinin ja daunorubisiinin synteesireiteiltä. Daunorubisiinin fermentointitulokset vaikuttivat UPLC-tulosten perusteella lupaavilta. Nämä tulokset tulisi kuitenkin vielä varmentaa laajan mittakaavan kasvatuksissa ja NMR-mittauksilla. Tutkielman yksi tärkeimmistä päätelmistä on, että polyketidien tuotanto kolibakteerien avulla sen kaikki työkalut hyödyntäen on mahdollista. Polyketidien tuotanto kolibakteereissa on ollut haaste vuosikymmeniä, ja tulee varmasti olemaan vielä tulevaisuudessakin. Vaikka polyketidien tuotto kolibakteerien avulla vaatii vielä paljon tutkimusta ja lääkeaineiden tuoton teolliset sovellukset ovat edelleen kaukana, viime aikaiset tutkimustulokset ovat antaneet viitteitä, että tämä on mahdollista.