Мягкие и неподвижные морские губки могут казаться инертными, но эти простые животные богаты химией. Из них ученые открыли множество биологически активных соединений, некоторые из которых стали лекарствами. Однако все эти маленькие молекулы на самом деле происходят от бактерий, живущих внутри этих животных. Теперь новое исследование обнаружило исключение. Сегодня ученые сообщают, что сами губки, а не живущие в них микробы, производят как минимум одну многообещающую группу соединений.

Исследователи представят свои результаты сегодня на весенней встрече Американского химического общества (ACS).

Молекулы, о которых идет речь, представляют собой тип терпенов, соединений, распространенных в мире природы , которые часто имеют характерные ароматы. Открытие того, что их производят сами губки, представляет собой «фундаментальный сдвиг» в этой области, говорит Брэдли Мур, доктор философии, главный исследователь исследования.

«Если это животное производит этот странный маленький терпен, то что еще делают животные?» — говорит Мур. «Я думаю, что это открывает двери для нового акцента на животных как на сосудах для открытия лекарств».

Губки для этого проекта не должны далеко ходить. Лаборатория Мура расположена в Океанографическом институте Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, в здании на набережной Ла-Холья. Эта близость означает, что хрупкие экземпляры проводят меньше времени в пути, и исследователи могут поместить их в резервуары, наполненные родной морской водой.

Исследователи уже давно ищут потенциально ценные химические вещества из природных источников, многие из которых в дальнейшем были превращены в лекарства, включая антибиотики, противовирусные препараты и средства для лечения рака. Когда ученые впервые начали выделять потенциальные лекарства из губок, они предположили, что эти соединения производят сами животные. Однако технология секвенирования ДНК в конечном итоге показала, что губки, как и люди, делят свои тела с легионами микробов и что эти одноклеточные существа являются талантливыми химиками. С тех пор бактерии стали объектом пристального внимания ученых, стремящихся обнаружить сильнодействующие природные соединения.

Однако генетический анализ , проведенный Кайлой Уилсон, доктором философии. студент лаборатории Мура, предполагает, что губки, как и живущие в них микроорганизмы, могут производить биологически активные молекулы, которые могут быть полезны и для человека.

Терпены, полученные из губок, которые она изучает, уникальны по сравнению с терпенами из других организмов, потому что они содержат азот. Они также кажутся многообещающими с точки зрения открытия лекарств : исследования с тех пор показали, что некоторые из них обладают умеренными свойствами борьбы с малярией.

Хотя эти соединения уже были хорошо известны, никто не исследовал генетические последовательности, ответственные за их создание, что могло бы точно определить ответственный за них организм. Чтобы найти эти биологические инструкции и посмотреть, кому они принадлежали, Уилсон собрала местную губку для производства терпенов Axinella — точную копию, по ее словам, для блюда из китайского ресторана с апельсиновой курицей.

Из бульона микробной и губчатой ​​ДНК, извлеченной из губки, она искала последовательности, кодирующие инструкции для терпенсинтазы, фермента, ответственного за решающий этап в производстве терпенов. С помощью другого члена лаборатории, изучавшего тот же фермент у кораллов, она идентифицировала эти гены. Как только она их нашла, стало ясно, какому организму они принадлежат. «Когда мы посмотрели на окружающую ДНК этой терпенсинтазы, мы заметили, что было много особенностей, которые предполагали, что эти гены принадлежат самому губчатому животному», — говорит она.

Другая работа в лаборатории Викрама Шенде, доктора философии, посвящена открытию совершенно новых соединений из местных губок Сан-Диегана.

Он и двое студенток лаборатории, Вивиан Лин и Саманта Ханауэр, извлекли соединения из 13 видов местных губок, которых они выращивают в аквариумах. Испытывая экстракты губок на биологическую активность, команда идентифицировала бромсодержащие пептиды из губок Cliona , которые в экспериментах подавляли рост бактерий. В настоящее время исследователи работают над определением молекулярной структуры этих пептидов, а также над тем, как они ингибируют бактерии — информация, которая поможет определить, есть ли у соединений потенциал для использования в качестве антибиотиков. Пока неясно, созданы ли эти молекулы губками или обитающими в них бактериями.

«Это вопрос на миллион долларов, на который мы хотим ответить», — говорит Шенде, который представит на встрече исследования, полученные в лаборатории. «Определение генетического происхождения этих молекул, мы надеемся, даст нам представление о том, какова их цель в естественной среде».