Trods 70 års forskning har forskere først nu fundet ud af, at bakterier laver tusindvis af molekyler, som slet ikke burde findes i naturen. Opdagelsen er som at finde en helt ny krydderiskuffe i sit køkken med helt nye smage og aromaer, siger forsker.
I omegnen af 70 år har forskere studeret den gruppe af biomolekyler, der hedder terpenoider, og i al den tid har forskere konstateret, at der i naturen kun findes terpenoider med fem, 10, 15, 20 osv. kulstofatomer – altså et antal kulstofatomer, der kan deles med fem.
Faktisk kalder man det inden for biokemien isopren-reglen, som først blev foreslået af Nobelprisvinderen Leopold Ružička i 1953, og som ingen har sat spørgsmålstegn ved siden da.
For få år siden antydede en gruppe forskere dog muligheden for, at der måske kunne findes terpenoider med 16 kulstofatomer, og nu viser et nyt forskningsarbejde, at det ikke bare er gisninger og gæt, men at naturen er fyldt med tusindvis af denne type terpenoider.
Idet terpenoider anvendes i stor stil inden for blandt andet parfumeindustrien som dufte og inden for fødevareindustrien som smagsstoffer og farvestoffer, sammenligner en af forskerne bag opdagelsen det med at finde en helt ny skuffe med krydderier i køkkenet.
”Vi kan bruge disse terpenoider i fremstillingen af helt nye dufte, polymerer, biobrændsel og medicin. Nu, hvor vi ved, at de eksisterer, åbner det op for mange flere muligheder for at lave kommercielt interessante produkter i fremtiden,” fortæller professor Sotirios Kampranis fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Nature Chemical Biology.
Terpenoider rummer enormt potentiale
Terpenoider er en stor gruppe biologiske molekyler, som findes overalt i naturen.
Planter og bakterier bruger dem til at kommunikere med hinanden og til at beskytte dem selv.
Mange af stofferne har duftegenskaber, for eksempel duften af rose eller mentol, men de indgår også i biobrændsel, i farver, for eksempel som den røde farve i tomater, og i kemoterapi som paclitaxel eller i malariamedicin som artemisinin.
Mange hormoner er også terpenoider.
Der findes mere end 70.000 forskellige typer af terpenoider i naturen, men indtil nu har forskere troet, at de alle sammen indeholder et antal kulstofatomer, der kan deles med fem.
”Vi kan godt syntetisk lave terpenoider med andre antal kulstofatomer, men vi vidste ikke, om de også fandtes i naturen,” forklarer Sotirios Kampranis.
Generne sladrede om evnen til at lave terpenoider
For at undersøge for forekomsten af terpenoider med 16 kulstofatomer i naturen lavede forskerne bag studiet en omfattende gennemgang af al tilgængelig genetisk information fra bakterier.
Det vil sige, at forskerne gennemgik tusinder af bakterielle genomsekventeringer fra store databaser.
I genomerne ledte forskerne efter en sekvens af gener, der viser, at bakterierne kan producere terpenoider med 16 kulstofatomer.
I bakterier er det sådan, at gener, der arbejder sammen, sidder ved siden af hinanden i bakteriernes arvemateriale, og i studiet ledte forskerne efter genet for en methyltransferase ved siden af genet for en terpensyntase.
Methyltransferase er i stand til at ændre antallet af kulstofatomer i forstadiet til et terpenoid, mens terpensyntase laver terpenoiderne.
Sotirios Kampranis forklarer, at methyltransferasen først ændrer antallet af kulstofatomer i substratet til dannelsen af terpenoider, hvorefter terpensyntasen laver selve terpenoidet.
”Det fortæller os, at de kan lave terpenoider med 16 kulstofatomer, og i vores undersøgelse fandt vi flere end 700 bakterielle genomer med evnen til at producere denne type terpenoider. Det viser, at ikke bare en enkelt eller to bakterier kan lave terpenoider med 16 kulstofatomer, men at rigtig mange bakterier gør det,” siger han.
Stort industrielt potentiale
Efter forskerne havde identificeret de 700 bakterielle genomer, analyserede de terpenoider fra 40 af gengrupper for at kortlægge strukturen af dem.
Med strukturen i hånden er det muligt for forskerne at gisne om, hvad terpenoiderne kan bruges til.
Terpenoiderne kan indgå i en lang række produkter med stor industriel interesse, og det er ifølge Sotirios Kampranis nu op til andre forskere at finde ud af, hvad de kan anvendes til.
Han forestiller sig blandt andet, at ligesom nye krydderier ville være en revolution inden for madlavning, kan de nye terpenoider med 16 kulstofatomer vise sig at være en revolution inden for for eksempel udvikling af lægemidler eller nye smage og dufte.
Forskerne undersøger også selv nogle af de nyopdagede terpenoider for interessante egenskaber, ligesom de nu har sat jagten ind på at finde andre former for terpenoider, for eksempel terpenoider med 17 kulstofatomer.
”Det store spørgsmål er, hvad vi kan bruge alle disse molekyler til. Det skal vi finde ud af fremadrettet,” siger Sotirios Kampranis.
