Биологи из Центра Джона Иннеса в Великобритании выяснили, как некоторые виды растений производят гетероиохимбины — группу веществ, которые имеют одинаковый молекулярный состав, но разную форму и обладают специфическими лекарственными свойствами. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Гетероиохимбины представляют собой стереоизомеры — соединения, которые отличаются лишь пространственным расположением атомов, что, однако, достаточно для того, чтобы они обладали специфичными биологическими свойствами. Ученые сравнивают эти вещества с кубиком Рубика, который обладает одинаковым количеством цветных граней, но может образовывать из них различные узоры.

Цель ученых заключалась в том, чтобы понять причину, по которой образуются различные стереоизомеры. Для этого они исследовали транскрипты (информационные и другие типы РНК) у Катарантуса розового (Catharanthus roseus). Это цветущее растение является источником тетрагидроальстонинов — одного из типов гетероихимбинов. Биологи обнаружили 14 потенциальных ферментов, чья аминокислотная последовательность напоминала белок THAS. Последний синтезирует тетрагидроальстонин из молекулы-предшественника стриктосидин-агликона (СА).

С помощью методов генной инженерии ученые «научили» различные бактериальные колонии синтезировать каждый из 14 найденных ферментов в отдельности, после чего микроорганизмы были размещены на среде с СА, Гетероиохимбины были получены в четырех экспериментах. Оказалось, что каждый из ферментов образует несколько различных соединений в различных соотношениях. Исследователи выяснили, что определенная последовательность аминокислот в ферментах влияет на то, какие именно структуры и в каком количестве будет получены из затравки СА.

Гетерохимбины имеют большой потенциал в применении в медицине. Так, аймалицин используется в качестве средства для снижения высокого артериального давления, а окисленные альстонины могут применяться как антипсихотические препараты.