• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polacy szukają nowych metod biosyntezy leków i kosmetyków

    28.09.2009. 09:40
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Nad ulepszeniem technologii produkcji leków i kosmetyków, opartej o biotransformacje - czyli reakcje z udziałem organizmów żywych lub enzymów, będzie pracować grupa instytucji badawczych koordynowana przez Politechnikę Wrocławską. To całkowicie polski projekt, gdzie może pojawić się efekt aplikacyjny - tłumaczy prof. dr hab. inż. Paweł Kafarski, kierownik konsorcjum.

    Badania będą prowadzone przez pięć lat, a przeznaczono na nie ponad 13 milionów złotych z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. W skład zespołu wchodzą także Politechniki: Warszawska, Łódzka, Śląska, Instytut Chemii Organicznej PAN w Warszawie, Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie i Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu.

    "Chcemy badać biotransformacje w syntezie organicznej związków ważnych z punktu widzenia przemysłu farmaceutycznego i kosmetycznego. Naszym celem jest wypracowanie nowych metod ich syntezy oraz ulepszenie już istniejących procedur. Stosując metody biologiczne zamierzamy m.in. zbudować syntony - cząsteczki, z których się skleja leki. Ich zastosowania mogą być bardzo szerokie" - mówi prof. Kafarski.

    Projekt nosi nazwę "Biotransformacje użyteczne w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym". Różni partnerzy wyznaczyli sobie w ramach konsorcjum odmienne zadania. Niektórzy w procesach syntezy biologicznej używają bakterii, inni enzymów, kolejni grzybów, jeszcze inna grupa enzymy, grzyby i bakterie przeprowadza w formy o lepszych właściwościach użytkowych, na przykład przez immobilizację. Jeden z partnerów dba o rozwiązania inżynierskie projektu.

    Prof. Kafarski sprawuje nadzór nad wszystkimi zadaniami badawczymi oraz kieruje zespołem specjalistów administracyjno-finansowych.

    Naukowiec jest kierownikiem Zakładu Chemii Bioorganicznej na Politechnice Wrocławskiej. Od lat pracuje z kilkunastoosobowym zespołem nad nowoczesnymi lekami (szczególnie tymi, stosowanymi w leczeniu tzw. chorób cywilizacyjnych) i metodami diagnostycznymi nowotworów. Zajmuje się inhibitorami, czyli substancjami, które hamują działanie enzymów ważnych dla rozwoju nowotworów i osteoporozy, czy też patogenności czynników wywołujących gruźlicę, malarię i wrzody żołądka. Nowym nurtem badań jest konstrukcja chipów diagnostycznych, czyli zminiaturyzowanych urządzeń mogących znaleźć zastosowanie w diagnostyce medycznej, np. chorób nowotworowych. Zespół wykorzystuje tu doświadczenie wyniesione z projektowania inhibitorów enzymów, koncentrując się na diagnostyce raka tarczycy i raka jelita grubego.

    "W mojej grupie badawczej zajmujemy się poszukiwaniem inhibitorów dla różnych enzymów. Inhibitory te należą do jednej klasy związków chemicznych - aminofosfonianów i ich pochodnych. Wybierane enzymy są specyficznymi białkami, warunkującymi patogenność lub rozwój choroby. Przykładem mogą być tu inhibitory leucyloaminopeptydazy, enzymu niezbędnego do tego aby pierwotniak wywołujący tę chorobę mógł żywić się hemoglobiną i rozkładać czerwone krwinki" - mówi chemik.

    Innym przykładem jest ureaza - enzym produkowany przez bakterię Helicobacter pylori, pozwalający jej przeżyć w agresywnym środowisku żołądka. Bakteria ta powoduje wrzody żołądka. Jeśli naukowcom uda się odnaleźć "hamulec" dla jej rozwoju, będzie to przełom w leczeniu tej ciężkiej choroby.

    "Innym projektem jest poszukiwanie inhibitorów biosyntezy ściany komórkowej pałeczki gruźlicy. Ściana ta pełni funkcję podobną do zbroi rycerskiej. Pałeczka chroni się przed wpływem środowiska ścianą zbudowaną z dwóch warstw policukru, a w środku jest rusztowanie. My chcemy zniszczyć jej możliwość produkcji tego rusztowania" - mówi prof. Kafarski.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Białka wiążące penicylinę (ang. Penicillin Binding Proteins, w skrócie PBP) — grupa białek posiadających zdolność wiązania penicyliny. Nazwa została nadana przed ustaleniem charakteru i funkcji tych związków - później okazało się, że jest to grupa enzymów biorących udział w procesie syntezy ściany komórkowej. Enzymy te występują naturalnie u wielu bakterii, są dla nich niezbędne do życia, a ich inaktywacja przez antybiotyk prowadzi do śmierci komórki. Enzymy trawienne układu pokarmowego – grupa enzymów trawiennych, należących w większości do hydrolaz (enzymów hydrolitycznych), które katalizują rozkład związków bardziej złożonych do prostszych (z udziałem wody). U wszystkich heterotrofów (organizmów cudzożywnych) procesy trawienia przebiegają podobnie. Uczestniczą w nich takie same lub bardzo podobne grupy enzymów, które wytwarzane są przez wyspecjalizowane gruczoły trawienne. Biotransformacje - katalizowane przez enzymy reakcje chemiczne, w których następuje przekształcenie określonego(nych) fragmentu(ów) substratu. Biotransformacje u mikroorganizmów można porównać do "biokatalizatorów", które przeprowadzają przemiany prowadzące do otrzymania pożądanego produktu. Są to procesy wykorzystujące najczęściej tylko jeden enzym i nie dostarczają komórce energii ani potrzebnych związków. Biotransformacje zachodzą też w formach przetrwalnikowych mikroorganizmów dzięki braku zaangażowania jakichkolwiek szklaków metabolicznych w proces. Jednym z ważniejszych problemów przy stosowaniu biotransformacji jest występujące ograniczenie przepuszczalności substratów i produktów przez błony cytoplazmatyczne lub też wydzielenie odpowiedniego enzymu z komórki. Dlatego też opracowanie specyficzne sposoby postępowania zależą od charakteru mikroorganizmu (np. środki powierzchniowo czynne).

    Karol Lesław Grela (ur. 23 listopada 1970 w Warszawie) – polski chemik organik, profesor, nauczyciel akademicki. Zajmuje się zagadnieniami syntezy organicznej, metatezy olefin i chemii metaloorganicznej. Tytuł zawodowy magistra inżyniera uzyskał w 1994 roku na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Stopień naukowy doktora nauk chemicznych uzyskał w 1998 roku w Instytucie Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk (promotor prof. Mieczysław Mąkosza). Następnie odbył staż podoktorski (1999–2000) w Instytucie Maxa Plancka (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) w Mülheim (Niemcy) pod kierunkiem prof. Aloisa Fürstnera. Habilitacja w IChO PAN w 2003. Tytuł naukowy profesora zwyczajnego uzyskany w 2008. Od 2012 roku związany z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Warszawskiego gdzie jest nauczycielem akademickim. Kieruje badaniami naukowymi zespołu w Laboratorium Syntezy Metaloorganicznej w Centrum Nowych Technologii III na warszawskiej Ochocie. Inhibitory pompy protonowej (IPP) – grupa leków stosowanych w terapii schorzeń górnego odcinka przewodu pokarmowego, głównie w zapobieganiu i leczeniu choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy. Działanie inhibitorów pompy protonowej polega na zahamowaniu wytwarzania kwasu solnego przez pompę protonową znajdującą się w komórkach okładzinowych błony śluzowej żołądka. Z chemicznego punktu widzenia są one słabymi zasadami, pochodnymi sulfinylobenzimidazolu. Są silniejsze od innych leków stosowanych w celu hamowania wydzielania kwasu żołądkowego. Rzadko wywołują działania uboczne, najczęściej pod postacią zaburzeń żołądkowo-jelitowych. Mogą wchodzić w interakcje z lekami, które ulegają metabolizmowi przy udziale cytochromu P450.

    Fagi T-parzyste - grupa fagów zjadliwych, tzn. takich, które zabijają zarażoną przez siebie komórkę. Nie występuje u nich nigdy zjawisko lizogenii. W czasie zakażenia przejmują całkowitą kontrolę nad metabolizmem gospodarza. Genom fagów T-parzystych ma masę 100-130 MDa. Koduje 55-170 genów. Zawiera on zamiast cytozyny jej pochodną: 5-hydroksymetylocytozynę. Zabezpiecza to przed działaniem enzymów fagowych rozkładających DNA gospodarza. Dodatkowa glikozylacja niektórych jej cząsteczek chroni przed działaniem enzymów restrykcyjnych bakterii. Przykładem faga T-parzystego jest bakteriofag T-4 porażający komórki E. coli. Fag T-4 ma budowę bardzo złożoną. Składa się z ikosaedralnej główki, ogonka posiadającego rdzeń oraz kurczliwą otoczkę, podstawki oraz wyrastających z niej 6 włókienek. Po rozpoznaniu ściany komórkowej bakterii przez włókienka następuje skurcz otoczki ogonka, wskutek czego ogonek przebija ścianę komórkową. Proces ten oprócz mechanicznego ma również charakter enzymatyczny, ponieważ białka podstawki mają zdolność lizy polisacharydów ściany bakterii. Bromelina (bromelaina) – mieszanina enzymów proteolitycznych ułatwiających trawienie białek. Ananas zawiera co najmniej pięć enzymów znanych pod wspólną nazwą bromeliny, dwa główne enzymy określane są jako bromeliny A i B. Wytwarzanie przez rośliny enzymów proteolitycznych jest strategią obronną przed larwami owadów, które są dla nich toksyczne.

    Metabolon – tymczasowy, funkcjonalny kompleks enzymatyczny, składający się z niekowalencyjnie związanych enzymów szlaku metabolicznego. Fizyczne połączenie enzymów, katalizujących następujące po sobie reakcje, ułatwia substratowi pokonanie drogi pomiędzy dwoma centrami aktywnymi. Produkt reakcji katalizowanej przez pierwszy enzym, przekazywany jest jako substrat do miejsca aktywnego drugiego enzymu, gdzie katalizowana jest kolejna reakcja. Przykładem może być kompleks dehydrogenazy pirogronianowej oraz kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej, których takie rozmieszczenie zwiększa wydajność cyklu kwasu cytrynowego. Po raz pierwszy zaproponował ten termin Paul Srere w 1987 roku. W tym haśle opisano historię odkryć i badań nad chorobą wrzodową i Helicobacter pylori. W 2005 Barry Marshall i Robin Warren otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za odkrycie, że powstawanie choroby wrzodowej jest spowodowane głównie przez zakażenie Helicobacter pylori, bakterię preferującą kwaśne środowisko, jakie występuje w żołądku. W wyniku tych odkryć, wrzody trawienne związane z zakażeniem H. pylori są obecnie leczone antybiotykami, które stosuje się w celu eradykacji zakażenia. Przez 30 lat przed ich odkryciem powszechnie wierzono, że powstawanie wrzodów trawiennych jest wywoływane przez nadmiar kwasu solnego w żołądku. W tym czasie kontrolowanie kwasowości środowiska było podstawową metodą leczenia wrzodów trawiennych, co przynosiło tylko częściowy sukces.

    Aktywator enzymatyczny – substancja chemiczna umożliwiająca lub poprawiająca działanie enzymów. Ich działanie polega na odszczepianiu od nieaktywnych proenzymów blokujących grup funkcyjnych (rodników) lub ochronie enzymów przed działaniem różnych czynników chemicznych.

    Helicobacter pylori (w skrócie Hp, dawna nazwa Campylobacter pylori) – gram-ujemna bakteria o helikalnym kształcie, zaliczana do pałeczek. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że zainfekowanych tą bakterią jest ok. 70% ludzi w krajach rozwijających się i ok. 30% w krajach rozwiniętych. Jej obecność zwiększa ryzyko wystąpienia takich schorzeń jak zapalenie żołądka typu B (mogące prowadzić do powstania nowotworu) i wrzody trawienne. Obecnie wiadomo, że H. pylori odpowiada w przybliżeniu za 80% przypadków choroby wrzodowej żołądka i 90% przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy. Jednakże u większości zakażonych osób choroba nie rozwija się; wysunięto wiele hipotez wyjaśniających ten fakt, ale żadna z nich nie uzyskała powszechnej aprobaty. Uważa się, że helikalny kształt bakterii (od którego wzięła się nazwa rodzaju) ma jej ułatwiać ruch w warstwie śluzu.

    Metalo-β-laktamazy − grupa enzymów posiadająca metal w centrum aktywnym, warunkująca oporność na antybiotyki beta-laktamowe. Enzymy te należą do grupy molekularnej B oraz do klasy 3 według klasyfikacji Karen Bush. Cechą charakterystyczną jest zdolność do rozkładu karbapenemów - są to jedyne beta-laktamazy rozkładające te związki - oraz niewrażliwość na inhibitory beta-laktamaz. Metalo-β-laktamazy są hamowane przez kwas merkaptopropionowy oraz EDTA, co jest wykorzystywane w diagnostyce mikrobiologicznej. Bakterie gnilne, bakterie dysponujące zespołem enzymów umożliwiających im rozkład białek, a więc wywołujące proces gnicia. Bakterie gnilne żyją zazwyczaj w warunkach beztlenowych; mają duży udział m.in. w rozkładzie mięsa.

    Dehydrogenazy to ogólna nazwa enzymów odczepiających atomy wodoru (łac. hydrogenium - wodór) z rozmaitych związków organicznych występujących w organizmach żywych. Przykładem może być kompleks dehydrogenazy kwasów tłuszczowych czy enzymy cyklu Krebsa. Odrywany atom wodoru nie występuje w postaci rodnika tylko jest wiązany z NADP i tak używany do hydrogenacji (uwodorniania) albo utleniany w kaskadzie oksydacyjnej mitochondrium produkując ATP~P~P. Dopuszczalne jest przeniesienie w dwoch etapach jednoelektronowych z utworzeniem rodników. Mechanizm i stereochemie reakcji katalizowanych przez enzymy zależnie od nukleotydów nikotynoamidowych jest przedstawiona na przykładzie konkretnych reakcji: Pneumonologia i Alergologia Polska – to oficjalny dwumiesięcznik Polskiego Towarzystwa Chorób Płuc oraz Instytutu Gruźlicy i Chorób Płuc wydawany przez Wydawnictwo Via Medica. Redaktorem naczelnym jest dr hab. Monika Szturmowicz. Zastępcą redaktora naczelnego jest prof. Paweł Górski.

    Dodano: 28.09.2009. 09:40  


    Najnowsze