Бактерия из антарктической асцидии синтезирует потенциальное лекарство от меланомы

Палмеролид A (palmerolide A) — это вещество из группы макролидов, ингибитор вакуолярных АТФаз, оказывающий цитотоксическое действие на клетки меланомы. Палмеролид А был выделен из тканей антарктической асцидии Synoicum adareanum, обитающей в прибрежной зоне островов архипелага Палмер, который располагается к западу от Антарктического полуострова. Команда ученых из США выявила в микробиоме асцидии кластер биосинтетических генов (biosynthetic gene clusters, BGC), ответственный за синтез палмеролида А.

Работа по изучению микробиома S. adareanum ведется с 2008 года. Исследователи сразу предположили, что хотя палмеролид A накапливается в тканях асцидии, он продуцируется ее бактериальными симбионтами. Культивирование симбионтов антарктической асцидии в лабораторных условиях пока невозможно, поэтому для их изучения применяют метагеномный анализ. В 2020 году при работе с 63 образцами S. adareanum, собранными в окрестностях станции «Палмер», ученые определили так называемый коровый микробиом: 21 вид бактерий, присутствующий в более чем 80% образцов, и шесть видов, которые обнаружились во всех образцах. Бактерии принадлежат к пяти филумам: Proteobacteria, Bacteroidetes, Nitrospirae, Actinobacteria и Verrucomicrobia. В новой работе ученые выявили микроорганизм, который несет гены биосинтеза палмеролида А.

Авторы работали с метагеномными данными, полученными с помощью платформ 454 и Ion Proton. Они искали последовательности генов, предположительно ответственных за синтез палмеролида А. Кандидатный BGC имел очень низкое сходство с генами известных видов бактерий. Дальнейший анализ показал, что гены этого кластера принадлежат представителю корового микробиома, а именно не изученной ранее бактерии семейства Opitutaceae филума Verrucomicrobia. Ученые предложили назвать бактерию “Candidatus Synoicihabitans palmerolidicus”.

Геном этого микроорганизма содержит пять разных копий BGC, ответственных за синтез палмеролидов, что говорит о важной роли этих веществ в комплексе хозяин-симбионт. Однако их функции в природе пока неизвестны. Ученые предполагают, что они нужны асцидиям для защиты от хищников, обрастателей или чужеродных бактерий.

«Мы впервые связали биологически активное вещество, выделенное из антарктических экосистем, с генетическим механизмом, ответственным за его биосинтез, — заявила первый автор работы доктор Элисон Мюррей, профессор Института исследования пустынь (Невада, США). — Массовая добыча асцидий у побережья Антарктиды для получения лекарства против рака невозможна, но теперь, зная механизмы, лежащие в основе его биосинтеза, мы можем искать пути его биотехнологического производства».

Кроме того, по мнению авторов, определение продуцента палмеролида А дает возможность его культивирования. Это позволит получить достаточное количество вещества для дальнейших исследований его фармакологического потенциала.