juillet 4, 2022

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La biosynthèse des cyanobactéries crée une nouvelle classe de composés naturels avec des applications potentielles dans les secteurs de la pharmacologie et de l’agriculture

Des voies de biosynthèse ont été découvertes pour fabriquer le produit naturel cyanobactérine, qui est produit en quantités modestes par la cyanobactérie Scytonema hofmanni.

Ils ont également trouvé une nouvelle famille d’enzymes pour former des liaisons carbone-carbone dans le processus.

En conséquence, les (bio)chimistes ont élargi le répertoire de la biocatalyse désormais connue de la nature, permettant de nouvelles applications médicales à long terme dans la biotechnologie et l’agriculture.

Biosynthèse des cyanobactéries

(Photo : Justin Sullivan/Getty Images)


Le nombre de composés, appelés produits naturels, que la nature rend biodisponibles, s’est avéré être une bonne chimie.

Ces composés naturels sont également essentiels à notre survie en tant qu’êtres humains.

Ils sont utilisés de nombreuses façons dans notre vie quotidienne, notamment comme ingrédients actifs dans la médecine et l’agriculture.

Les antibiotiques tels que la pénicilline obtenue à partir de moisissures, le médicament anticancéreux Taxol dérivé de l’if du Pacifique et les pyréthrines dérivées des chrysanthèmes, qui sont utilisées pour traiter les infestations de ravageurs, ne sont que quelques exemples.

La découverte et la fabrication de médicaments basés sur ces molécules nécessitent une connaissance et une compréhension de la biosynthèse de ces produits chimiques dans la nature.

« DiPaC nous permet de transférer très rapidement et efficacement les voies de biosynthèse de produits naturels entiers dans des systèmes hôtes recombinants », note Tobias Gulder, professeur de biochimie technique à l’Université technique de Dresde. Drapeau quotidien.

Les chercheurs ont ensuite étudié les étapes individuelles importantes de la biosynthèse des cyanobactérines en produisant toutes les principales enzymes dans l’organisme hôte E. coli, en les isolant, puis en évaluant leur activité.

Au cours de ce processus, ils ont découvert une famille d’enzymes jusque-là inconnues appelées formulations de furanolide.

Ceux-ci ont le potentiel de catalyser la création de liaisons carbone-carbone de manière inattendue.

Des recherches supplémentaires sur ces formulations de furanolide ont révélé qu’elles sont efficaces dans les biocatalyseurs in vitro, ce qui les rend idéales pour les applications biotechnologiques.

Le professeur Tanya Golder de l’Institut de chimie organique de l’Université de Leipzig a expliqué : « En utilisant des formulations de furanolide, nous avons obtenu un outil enzymatique qui nous permettra de développer à l’avenir des méthodes plus respectueuses de l’environnement pour la production de composés bioactifs, rendant ainsi contributions significatives à une chimie plus durable. »

Les deux équipes d’étude prévoient maintenant de rechercher ces biostimulants uniques dans d’autres espèces, afin de découvrir des membres plus biologiquement actifs de cette classe de produits naturels, ainsi que de créer des approches biotechnologiques de synthèse et de diversification structurelle des cyanobactéries.

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biosynthèse

La biosynthèse, comme le métabolisme cellulaire, est la production de composés naturels par des processus enzymatiques, selon tempérer la nature.

Pour produire une seule molécule physiologiquement active, plusieurs enzymes doivent effectuer des réactions enzymatiques consécutives.

En mélangeant des substrats avec des enzymes à l’aide de techniques de recombinaison, la biosynthèse peut être utilisée pour la synthèse chimique in vitro ou dans des organismes tels que Escherichia coli.

Lors de la biosynthèse, une réaction chimique est nécessaire pour permettre au simple composant de départ de se transformer ou de se transformer en une autre substance.

Les précurseurs sont les premiers composants.

Ensuite, l’énergie chimique de la réaction est fournie par des molécules d’énergie plus élevée, en fonction de étude.com.

Les enzymes catalytiques, qui sont des protéines spécialisées, « catalysent » le processus et aident les coenzymes à le compléter.

Les plantes produisent de nouveaux produits chimiques en utilisant l’énergie solaire (ainsi que le dioxyde de carbone et l’eau). Une substance appelée ATP fournit de l’énergie chimique au corps humain pour les processus (ou adénosine triphosphate).

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