Ahol családi vonás a gyógyszergyártás

Az MIT (Massachusettes-i Műszaki Egyetem) Whitehead Intézete számolt be egy új kutatásról, amelyben számos gyógynövény „molekulagyárát” jelentő enzimcsaládot vizsgálták meg, az eredményeiket az Amerikai Tudományos Akadémia folyóirata, a PNAS közölte.
Ezek az enzimek, az  aromás-aminosav-dekarboxilázok (AADC) rendkívül sokféle molekula előállításában játszanak kulcsszerepet, ezek adják egyes növények illatanyagát, vagy épp a rovarok elriasztását, illetve a környezet változásaihoz való alkalmazkodást szolgálják. Számos közülük történetesen a gyógyszergyártásnak is jó alapanyagot jelent, mint például a fájdalomcsillapítóként használt ópiumszármazékok, vagy a rák elleni kemoterápiában igen fontos vinblasztin.

Az enzimek munkáját úgy képzelhetjük el, mintha egy nagy gyártósor volna előttünk, az egyes enzimek egy-egy kis módosítást hajtanak végre a „futószalagon” eléjük kerülő molekulán, majd a következő enzim egy másikat, s végül számos apró lépés után megszületik a célmolekula. Amikor egy kívánt molekula „gyártósora” minden lépését sikerül azonosítaniuk a kutatóknak, onnantól fogva nincsenek arra rászorulva, hogy a növényekben, sokszor erősen változó mennyiségben és minőségben állítsák elő ezeket, hanem rá lehet állítani baktériumokat vagy élesztőgombákat a precízebb, szabályozott sorozatgyártásra.

Az AADC enzimek a növényi molekula-gyártósor elején dolgoznak, elosztják, irányítják az eléjük kerülő, szabadon hozzáférhető aminosav molekulákat a különféle gyártósorok felé. Ezek az AADC enzimek az evolúció során számtalan apró változást éltek át, s ezzel új típusú molekulák megszámlálhatatlan sokaságának gyártását indíthatták el pusztán a helyzetüknek köszönhetően: a gyártósor elején történt kis változás is jelentős következményekkel járt a teljes gyártásra nézve.

A kutatók ezen enzimek sokféleségének a kialakulását tárták fel, s azokat az egyedi szerkezeti funkciókat, amelyek megismerése és megértése hozzásegíthet ahhoz, hogy az AADC „személyre szabott” változtatásával egy-egy kívánt molekula előállítását tudják majd mesterségesen szabályozni.

Az AADC enzimcsalád viszonylag rövid idő alatt alakult ki, a kettőződés jelentős szerepet játszott e folyamatban, a duplikáció során képződő „felesleges” enzim ugyanis új funkciókat keríthetett magának, s ezzel megindult az út ahhoz a rengeteg, sok esetben csak egész kis részletekben különböző enzimhez, amely ma alkotja e családot.

A kutatók az enzimcsaládról feltárt ismeretanyag alapján, próbaképpen készítettek is egy mesterséges gyártósort, amelynek a feladata egy, a morfin előanyagát jelentő molekula előállítása volt. Azután az így, különféle növényfajokból vett enzimekből összeállított mesterséges enzimatikus gyártósor segítségével kevesebb kémiai lépés volt szükséges a kívánt molekula előállításához, mint a máknövényben, a benne természetesen előforduló enzimek útján. Ez a kísérlet igazolta azt az elképzelést, hogy az AADC részletes megismerésével a jelenlegi módszereknél egyszerűbben is előállíthatunk majd számos növényi gyógyszeralapanyagot.
Michael Torrens-Spence, a kutatás vezetője elmondta: „A jelenlegi eljárás során egyszerűen leutánozzuk a növényben zajló biokémiai folyamatot a molekulák előállításában. Azonban a feltárt információk alapján már a biológiára alkalmazott mérnöki módszerrel változtathatunk a folyamatokon, s megkönnyíthetjük az előállítást, vagy épp egészen új molekulákat szintetizálhatunk így.”