I microrganismi spesso producono prodotti naturali in modo graduale simile a una catena di montaggio. Esempi di tali enzimi sono le sintetasi peptidiche non ribosomiali (NRPS). I ricercatori della Goethe University di Francoforte sono ora riusciti a progettare questi enzimi in modo tale da poter produrre prodotti naturali completamente nuovi.

Molte importanti terapie, come antibiotici o farmaci immunosoppressori e antitumorali, derivano da microrganismi. Questo è anche il caso di diversi peptidi che vengono prodotti nella cellula microbica con l'aiuto degli enzimi NRPS. Un NRPS funziona come una catena di montaggio in una moderna fabbrica di automobili:nuove parti vengono aggiunte al telaio di base in ogni postazione di lavoro fino a quando un'auto finita esce dall'impianto alla fine. Nel caso dell'NRPS, viene selezionato un certo amminoacido, attivati ​​ed elaborati in ogni stazione (detti moduli) in modo che lineare, alla fine emergono peptidi ciclici o ulteriormente modificati che possono anche trasportare amminoacidi insoliti.

Sebbene i principi fondamentali della NRPS siano noti da tempo, fino ad oggi era difficilmente possibile modificare questi enzimi. Nei pochi casi in cui singoli moduli sono stati scambiati con successo, la produzione dei prodotti naturali modificati è notevolmente diminuita. Assemblando enzimi completamente nuovi, che a sua volta produrrebbe prodotti naturali completamente nuovi, sembrava del tutto impossibile. Il gruppo di ricerca guidato dal professor Helge Bode, Merck Endowment Professor per la biotecnologia molecolare presso la Goethe University di Francoforte, ora ha raggiunto questo obiettivo.

"In linea di principio, usiamo sistemi NRPS naturali da batteri solo come elementi costitutivi che ricomponiamo in un modo nuovo utilizzando nuove interfacce che abbiamo identificato, "dice Bode, spiegare l'approccio della ricerca. I rendimenti sono paragonabili alla produzione naturale di queste sostanze naturali.

Il metodo è nel frattempo così sofisticato che anche i principianti possono usarlo per produrre nuovi peptidi e quindi potenziali farmaci poco dopo un'introduzione di base. Però, è stata una lunga strada. "Ho avuto la fortuna di avere una squadra che lavorava con me su questo progetto che non si lasciava scoraggiare, era molto diligente e in grado di pensare fuori dagli schemi, " afferma Bode. "L'interfaccia che alla fine abbiamo selezionato per assemblare i singoli elementi costitutivi è tale che l'ordine modulare classico della biosintesi non è più rispettato".

Il prossimo passo è modificare i primi farmaci clinici con questo metodo e utilizzare la biotecnologia per produrli. Inoltre, nuove informazioni sulla struttura di questi NRPS saranno raccolte come parte del focus di ricerca LOEWE MegaSyn guidato da Bode e dal professor Martin Grininger, anche dalla Goethe University di Francoforte. Ciò consentirà di migliorare ulteriormente il metodo al fine di consentire la modifica di classi correlate di prodotti naturali o addirittura di produrre intere librerie di prodotti naturali. I primi risultati sono molto promettenti.