Pekka Patrikainen selvitti väitöstutkimuksessaan, että muutokset yksittäisissä entsyymeissä mahdollistavat määrässä olevien bakteerien kyvyn tuottaa erilaisia lääkinnällisiä yhdisteitä.
Koska antibiooteille vastustuskykyiset bakteerikannat lisääntyvät koko ajan, lisääntyy myös uusien antibioottien tarve.
Angusykliinit ovat maaperässä elävien Streptomyces-suvun bakteerien tuottamia erilaisia yhdisteitä. Ne ovat usein sytostaattisia tai antimikrobiaalisia ja siten potentiaalisia lääkemolekyylejä. Patrikainen osoitti, mitkä entsyymit ovat mahdollistaneet näiden erilaisten lääkinnällisten yhdisteiden muodostumisen maaperässä elävissä bakteereissa.
– Angusykliinien biosynteesin eli sen, miten bakteerit tuottavat näitä monimutkaisia yhdisteitä, yksityiskohtainen tunteminen parantaa mahdollisuuksia ennestään tuntemattomien yhdisteiden kehittämiseen, Patrikainen kertoo väitöstiedotteessaan.
Muutokset yksittäisissä entsyymeissä synnyttävät uusia yhdisteitä
Patrikainen tutki miten eri Streptomyces-bakteereista löytyvät lähes samankaltaiset entsyymit pystyvät tuottamaan erilaisia angusykliineja.
– Puhdistetuilla entsyymeillä tehdyillä kokeilla osoitettiin, että muutokset yksittäisten entsyymien aktiivisuuksissa ovat mahdollistaneet uudenlaisten yhdisteiden syntymisen, sanoo Patrikainen
– Samalla huomasimme myös, että monet angusykliinien biosynteesiin liittyvät entsyymit pystyvät katalysoimaan reaktioita, joita ne eivät tarvitse luonnollisissa biosynteesiteissään, hän jatkaa.
Tulokset ovat valaisseet entsyymien evoluutiota ja sitä, miten uusien yhdisteiden kehittyminen luonnosta löytyvissä bakteerilajeissa voi tapahtua.
Patrikainen selvitti tarkemmin myös yhdisteiden eroavaisuuksien takana olevien entsyymien ominaisuuksia. Työvälineinä tutkimuksissa käytettiin rakennebiologiaa ja proteiinimuokkausta.
– Rakenteista saadun tiedon pohjalta muokkasimme entsyymejä niin, että niiden aktiivisuudet muuttuivat alkuperäisistä poikkeaviksi, Patrikainen kertoo.
– Samalla saimme uutta tietoa näiden entsyymien käyttämistä mekanismeista sekä pystyimme osittain selittämään mistä entsyymien epätavalliset piirteet, kuten kyky katalysoida useita erilaisia reaktioita, johtuvat. Tuloksia voitaneen myös hyödyntää uusien antibioottien kehittämisessä, Patrikainen toteaa.
FM Pekka Patrikaisen väitöskirja Structural and Functional Studies of Angucycline Tailoring Enzymes tarkastetaan perjantaina 26. kesäkuuta Turun yliopistossa.