Molti dei farmaci e delle medicine su cui ci affidiamo oggi sono prodotti naturali presi da microbi come batteri e funghi. All'interno di questi microbi, i farmaci sono prodotti da minuscole macchine naturali, megaenzimi noti come sintetasi peptidiche non ribosomiali (NRPS). Un team di ricerca guidato dalla McGill University ha acquisito una migliore comprensione delle strutture degli NRPS e dei processi con cui funzionano. Questa migliore comprensione degli NRPS potrebbe potenzialmente consentire di sfruttare batteri e funghi per la produzione di nuovi composti desiderati e portare alla creazione di nuovi potenti antibiotici, immunosoppressori e altri farmaci moderni.

"Gli NRPS sono enzimi davvero fantastici che prendono piccole molecole come amminoacidi o altri blocchi di dimensioni simili e li assemblano in naturali, biologicamente attivo, composti potenti, molti dei quali sono droghe, " ha detto Martin Schmeing, Professore Associato presso il Dipartimento di Biochimica della McGill University, e autore corrispondente dell'articolo che è stato recentemente pubblicato in Natura chimica biologia . "Un NRPS funziona come una catena di montaggio in fabbrica che consiste in una serie di stazioni di lavoro robotiche. Ogni stazione ha flussi di lavoro in più fasi e parti mobili che le consentono di aggiungere un substrato costitutivo al farmaco in crescita, allungandolo e modificandolo, e poi passarlo alla piccola postazione di lavoro successiva, tutto sullo stesso enorme enzima."

Il raggio di luce ultra-intenso consente agli scienziati di vedere le proteine

Nel loro articolo apparso sulla copertina del numero di maggio 2020 di Natura chimica biologia , il team riferisce di aver visualizzato un sistema meccanico NRPS utilizzando la linea di luce CMCF presso la Canadian Light Source (CLS). Il CLS è un laboratorio nazionale canadese che produce fasci di raggi X ultra intensi necessari per l'immagine di proteine, poiché anche i mega-enzimi sono troppo piccoli per essere visti con qualsiasi microscopio ottico.

"Gli scienziati sono stati a lungo entusiasti del potenziale degli NRPS di bioingegneria identificando l'ordine dei mattoni e riorganizzando le stazioni di lavoro nell'enzima per creare nuovi farmaci, ma lo sforzo raramente ha avuto successo, " ha detto Schmeing. "Questa è la prima volta che qualcuno ha visto come questi enzimi trasformano i chetoacidi in un blocco costitutivo che può essere messo in un farmaco peptidico. Questo ci aiuta a capire come gli NRPS possono utilizzare così tanti elementi costitutivi per creare i molti composti e le terapie diverse".