Vilja Siitonen löysi Turun yliopistoon tekemässään väitöskirjatyössä useita antibiootteja muokkaavia entsyymejä. Antibiootteja tuottavat luonnossa muun muassa maaperässä elävät streptomykeetti-bakteerit.
Antibiootteja muokkaavia entsyymejä tutkitaan, jotta ymmärretään, miten yksittäiset antibiootit muodostuvat ja erityisesti miten niiden kiinnostavat yksityiskohdat on rakennettu. Siitosen mukaan tulevaisuudessa näitä tutkimustuloksia voidaan mahdollisesti hyödyntää antibiootteja muokkaavien entsyymien yhdistelemiseen ja näiden yhdistelmien kautta mahdollisesti muodostaa uusia antibiootteja halutuin ominaisuuksin.
– Antibiootteja muokkaavia entsyymejä tutkitaan, sillä tarvitsemme kipeästi uusia antibiootteja. Antibioottien biosynteesiin osallistuvat entsyymit ovat mielenkiintoisia tutkimuskohteita sellaisenaankin, sillä ne tekevät mielenkiintoisia kemiallisia reaktioita, joita voi olla vaikea tehdä orgaanisen synteesin avulla, Siitonen toteaa väitöstiedotteessaan.
Entsymaattisessä synteesissä hyödynnetään luonnon omia katalysaattoreita, proteiineja. Esimerkiksi entsymaattisen synteesin hyödyistä Siitonen nostaa lääkeaineiden eri enantiomeerit.
– Samanlaisilta näyttävät yhdisteet, jotka ovat kuitenkin erilaisia – samaan tapaan kuin oikea ja vasen kätemme – voivat olla hyvin vaarallisia lääkeaineina, sillä yksi enantiomeeri voi olla lääke ja toinen myrkky. Entsymaattisella synteesillä on usein mahdollista saada enantiopuhtaita tuotteita, sillä entsyymit katalysoivat yleensä hyvin spesifisiä reaktiota, Siitonen sanoo.
Lisää ymmärrystä antibioottien biosynteesistä
Väitöskirjassaan Siitonen tutki maaperästä peräisin olevan Streptomyces nogalaterin tuottaman nogalamysiini-yhdisteen biosynteesiä sekä selvitti, miten yhdisteen sokeriosat liitetään runkoon. Työn aikana löydettiin kaksi sokerinliittäjäentsyymiä ja selvitettiin yhden tällaisen sokerinliittäjäentsyymin kolmiulotteisen rakenne, jonka avulla ymmärretään, miten entsyymi toimii.
Siitonen selvitti myös uudenlaisen kahden entsyymin yhdistelmän, joka liittää hiilirunkoon OH-ryhmän. Se mahdollistaa myöhemmässä vaiheessa biosynteesiä sokerin liittämisen OH-ryhmän tilalle yhdisteen hiilirunkoon.
Väitöskirjatutkija löysi myös hiili–hiilisidoksen muodostumisesta vastaavan entsyymin sekä sen kolmiulotteinen rakenne selvitettiin.
– Löytö on tärkeää, koska tällainen hiili–hiilisidos on epätyypillinen ja koska hiili–hiilisidos tekee tuotetusta antibiootista kestävämmän, Siitonen kertoo.
FM Vilja Siitosen väitöskirja Glycosylation and Glycodiversification in Polyketide Antibiotics: Unraveling Biosynthetic Steps in Nogalamycin Formation tarkastetaan Turun yliopistossa perjantaina 12. elokuuta.