L'acido sclerico è stato scoperto catturando e ingegnerizzando un frammento di DNA da batteri del suolo Streptomyces sclerotialus, e potrebbe aiutare a combattere le infezioni batteriche, dai ricercatori della School of Life Sciences e del Dipartimento di Chimica, Università di Warwick.

Un team guidato dal Dr. Christophe Corre e dalla Dr. Manuela Tosin ha pubblicato in Scienze chimiche la caratterizzazione di un nuovo prodotto naturale bioattivo i cui derivati ​​potrebbero essere utilizzati come antibiotici e aiutare a combattere le infezioni.

La nuova molecola è stata crittografata in un gruppo silenzioso di geni nel batterio del suolo Streptomyces sclerotialus (isolato a Pune, in India) e scoperta attivando un percorso altrimenti silenzioso utilizzando una combinazione di analisi bioinformatiche, CRISPR/Cas9 gene editing e strumentazione di chimica analitica.

Gli strumenti bioinformatici consentono di identificare le proteine ​​codificate nelle sequenze di DNA e di prevedere il ruolo che possono svolgere. Nella maggior parte degli studi volti a scoprire nuovi prodotti naturali, i ricercatori cercano enzimi conservati con omologia con noti macchinari biosintetici. In questo studio, sono stati presi di mira gli elementi regolatori conservati associati ai geni biosintetici. Un approccio che dovrebbe portare alla scoperta di prodotti naturali assemblati da tipi veramente nuovi di biocatalizzatori.

Lo studio ha rivelato una classe strutturalmente nuova di prodotti naturali, ma anche nuovi enzimi biosintetici che catalizzano reazioni di condensazione uniche tra i mattoni che compongono l'acido sclerico. Tali enzimi potrebbero trovare applicazioni future come biocatalizzatori per la produzione di sostanze chimiche di alto valore.

L'espressione e la manipolazione del cluster di geni di interesse è stata effettuata in un organismo secondario utilizzando una tecnologia di editing genico basata su CRISPR/Cas9 rapida ed efficiente. Ciò significa che non è necessario ottimizzare un protocollo per l'ingegnerizzazione delle specie batteriche di interesse, e questo approccio può essere esteso per sfruttare i cluster di geni identificati in batteri geneticamente intrattabili o anche nei metagenomi (materiale genetico recuperato direttamente da campioni ambientali).

L'approccio dell'ingegneria di percorsi geneticamente silenziosi che si pensa utilizzino "normalmente" i batteri per competere con altri microrganismi potrebbe portare alla scoperta di un'ampia varietà di nuovi composti antimicrobici, che potrebbero aiutare a risolvere la crisi della resistenza agli antibiotici.

I ricercatori hanno quindi testato i possibili poteri antibiotici dell'acido sclerico e hanno scoperto che mostrava una moderata attività antibatterica contro il Mycobacterium tuberculosis (H37Rv), esibendo un'inibizione del 32% sulla crescita di questo ceppo. L'acido sclerico ha anche mostrato attività inibitoria sull'enzima metabolico associato al cancro nicotinammide N-metiltransferasi (NNMT).

Il Dr. Christophe Corre, che fa parte del Warwick Integrative Synthetic Biology Center, ha commentato:

"Nell'ultima decade, una combinazione di progressi tecnologici, in particolare nel sequenziamento del DNA, sviluppo di strumenti di bioinformatica, ingegneria genetica microbica e chimica analitica, ha davvero cambiato il gioco. Sono state sviluppate nuove strategie per sfruttare i genomi dei batteri e accedere a una grande fonte non sfruttata di nuove molecole con potenziale terapeutico, in particolare per il trattamento di malattie infettive.

Utilizzando la biologia sintetica, il nostro studio ha evidenziato che rompere le serrature a livello trascrizionale innesca la produzione di sostanze bioattive veramente nuove. Il prossimo punto di svolta sarà l'implementazione di successo dell'automazione e della robotica per caratterizzare le migliaia di prodotti naturali che rimangono crittografati a livello del DNA".