Ao atrair os repressores de amortecimento não expresso, genes silenciosos em bactérias Streptomyces, pesquisadores da Universidade de Illinois descobriram vários grandes aglomerados de genes para novos produtos naturais, de acordo com um estudo publicado na revista Nature Chemical Biology .

Uma vez que muitos antibióticos, agentes anticâncer e outras drogas foram derivados de genes prontamente expressos em Streptomyces, os pesquisadores esperam que o não silenciamento de genes que não foram expressos anteriormente em laboratório produza candidatos adicionais na busca por novos medicamentos antimicrobianos, diz o líder do estudo e professor de engenharia química e biomolecular Huimin Zhao.

"Existem tantos produtos naturais não descobertos não expressos nos genomas. Pensamos neles como a matéria escura da célula, "Zhao disse." A resistência antimicrobiana tornou-se um desafio global, então, claramente, há uma necessidade urgente de ferramentas para auxiliar na descoberta de novos produtos naturais. Nesse trabalho, encontramos novos compostos ativando grupos de genes silenciosos que não foram explorados antes. "

Os pesquisadores demonstraram anteriormente uma técnica para ativar pequenos agrupamentos de genes silenciosos usando a tecnologia CRISPR. Contudo, grandes agrupamentos de genes silenciosos permaneceram difíceis de reativar. Esses genes maiores são de grande interesse para o grupo de Zhao, uma vez que vários deles têm sequências semelhantes a regiões que codificam para classes existentes de antibióticos, como a tetraciclina.

Para desbloquear os grandes aglomerados de genes de maior interesse, O grupo de Zhao criou clones dos fragmentos de DNA que eles queriam expressar e os injetou na bactéria na esperança de atrair as moléculas repressoras que estavam impedindo a expressão do gene. Eles chamaram esses clones de chamarizes do fator de transcrição.

"Outros usaram este tipo de isca semelhante para aplicações terapêuticas em células de mamíferos, mas mostramos aqui pela primeira vez que ele pode ser usado para a descoberta de drogas, ativando genes silenciosos em bactérias, "disse Zhao, que é afiliado ao Carle Illinois College of Medicine, o Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica e o Centro de Bioenergia Avançada e Inovação em Bioprodutos em Illinois.

Para provar que as moléculas para as quais eles codificaram estavam sendo expressas, os pesquisadores testaram o método chamariz primeiro em dois grupos de genes conhecidos que sintetizam produtos naturais. Próximo, eles criaram iscas para oito agrupamentos de genes silenciosos que antes não haviam sido explorados. Em bactérias injetadas com iscas, os genes silenciosos direcionados foram expressos e os pesquisadores coletaram novos produtos.

"Vimos que o método funciona bem para esses grandes clusters que são difíceis de atingir por outros métodos, "Zhao disse." Também tem a vantagem de não perturbar o genoma; está apenas afastando os repressores. Em seguida, os genes são expressos naturalmente a partir do DNA nativo. "

Na busca por candidatos a drogas, cada produto precisa ser isolado e então estudado para determinar o que faz. Das oito novas moléculas produzidas, os pesquisadores purificaram e determinaram a estrutura de duas moléculas, e descreveu um em detalhes no estudo - um novo tipo de oxazol, uma classe de moléculas frequentemente usadas em drogas.

Os pesquisadores planejam caracterizar o resto dos oito compostos e executar vários ensaios para descobrir se eles têm algum antimicrobiano, antifúngico, anticâncer ou outras atividades biológicas.

O grupo de Zhao também planeja aplicar a técnica de engodo para explorar clusters de genes biossintéticos mais silenciosos de interesse em Streptomyces e em outras bactérias e fungos para encontrar mais produtos naturais desconhecidos. Outros grupos de pesquisa podem usar a técnica para agrupamentos de genes que estão explorando, Zhao disse.

"O princípio é o mesmo, assumindo que a expressão do gene é reprimida por fatores de transcrição e que precisamos apenas liberar essa expressão usando fragmentos de DNA chamariz, "Zhao disse.