Раковые клетки помогли ученым найти катализатор для синтеза нейлона
23 сентября 2012 года
Американские биологи случайно обнаружили вещество-катализатор, позволяющее синтезировать дешевый и экологически чистый нейлон, изучая работу раковых клеток в злокачественных опухолях мозга, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.
"В нашей лаборатории мы изучаем генетические изменения, которые "сводят с ума" здоровые ткани и заставляют их превратиться в опухоли. Оказалось, что часть информации, полученной в ходе этих исследований, может улучшить технологии производства нейлона", - пояснил руководитель группы ученых Захари Райтман (Zachary Reitmann) из университета Дьюка в городе Дарем (США).
Райтман и его коллеги изучали геномы раковых клеток, извлеченных из глиобластом, астроцитом и других злокачественных опухолей мозга. Ученые заметили, что практически все культуры содержали в себе клетки, в геноме которых был поврежден ген, отвечающих за синтез фермента изоцитрат-дегидроназы.
Как объясняют ученые, этот фермент играет важную роль в жизнедеятельности клетки, участвуя в разложении цитратов, "обрывков" поврежденных белков, жиров и углеводов, на углекислый газ и воду. В раковых клетках ген, отвечающий за синтез этого вещества, поврежден - он не разлагает цитраты, а присоединяет ион водорода к атому кислорода внутри этих молекул.
Авторы статьи заметили, что "мутантный" фермент похож по своей структуре и функциям на гидроксиадипат-дегидрогеназу - катализатор, позволяющий превращать простейшие сахара в ключевой компонент нейлона - адипиновую кислоту. На сегодняшний день адипиновая кислота синтезируется из нефти и других ископаемых источников углеводородов, так как ученым не удалось создать этот фермент или найти его в клетках растений, бактерий или грибов.
Райтман и его коллеги решили эту проблему, изучив структуру мутантной версии изоцитрат-дегидроназы. Биологи выделили необходимые участки белка и связанные с ними куски ДНК и добавили их в фермент ScHIDH, расщепляющий молекулы оксоадипата - "заготовок" адипиновой кислоты - в клетках обычных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae).
Авторы статьи пересадили полученный гибридный ген в кишечную палочку, заставили ее выделять синтезируемый фермент во внешнюю среду и получили некоторое количество "мутантной" ScHIDH. Исследователи проверили работу катализатора, добавив в пробирку с ScHIDH небольшое количество оксоадипата.
Оказалось, что катализатор успешно превращал оксоадипат в гидроксоадипат - следующую ступень в синтезе адипиновой кислоты. Как полагают ученые, открытый ими фермент поможет синтезировать нейлон из дешевых растительных сахаров, а не нефти. Это снизит себестоимость полимера и уменьшит вред окружающей среде, который наносится при синтезе адипиновой кислоты из нефти.