Ved at manipulere gærsvampe til at producere helt nye byggeklodser for liv har forskere udviklet dufte, som ingen har duftet til før. De nye byggeklodser kan også benyttes til at udvikle nye former for medicin, og så er de opkaldt efter danske kunstnere og arkitekter.
Livet består faktisk kun af meget få byggeklodser.
Proteiner er lavet af 20 aminosyrer, DNA er lavet af fire nukleotider, og fedtsyrer bliver lavet af acetyl-CoA.
Fem-kulstof-isoprenenheden er byggesten for isoprenoiderne, der inkluderer hormoner og membranlipider som kolesterol.
Som resultat heraf består isoprenoider altid af et specifikt antal kulstof, som kan deles med fem, altså fem, 10, 15 osv. Det er dog en sandhed med modifikationer, for nu har forskere udviklet 10 helt nye isoprenoider, der består af 16 kulstoffer.
Med isoprenoiderne har forskerne lavet helt nye biokemske molekyler, der dufter af noget, og disse dufte har aldrig nogensinde eksisteret, før forskerne skabte dem i laboratoriet.
Isoprenoiderne kan også finde anvendelse inden for alt muligt andet, der har meget lidt med dufte at gøre.
”Fordi isoprenoiderne er så vigtige for liv, kan de udvikles til blandt andet medicin. Kortisol er et eksempel på et isoprenoid, der har antiinflammatoriske egenskaber, mens Taxol, der benyttes i kemoterapi, også er et isoprenoid. Med udviklingen af helt nye former for isoprenoider åbner vi døren til en masse interessante muligheder for at lave nye former for medicin, der er bedre eller kan noget, som ingen anden medicin kan,” fortæller en af forskerne bag udviklingen af isoprenoiderne, professor Sotirios Kampranis fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Nature Communications.
Udviklede helt nye byggeklodser for liv
I studiet har forskerne gjort brug af et helt særligt enzym, der kun findes i nogle bestemte bakterier.
Enzymet er i stand til at putte ét ekstra kulstof på isoprenoider med 15 kulstoffer og lave dem til isoprenoider med 16 kulstoffer. Problemet er blot, at enzymet kun kan indarbejde kulstoffet ét bestemt sted på et isoprenoid med 15 kulstoffer – altså et isoprenoid opbygget af tre af de grundlæggende byggesten med fem kulstofatomer.
Forskerne lavede derfor mutanter af enzymet og indarbejdede den genetiske kode for mutanterne i DNA’et fra en gærsvamp, så mutantenzymerne ville påklistre det ekstra kulstofatom forskellige steder på isoprenoider med 15 kulstofatomer.
Derefter manipulerede forskerne med hele gærsvampenes metabolisme for at få dem til at lave de helt nye isoprenoider med 16 kulstofatomer.
Forskerne var i laboratoriet i stand til at lave 10 nye isoprenoid-byggesten, der aldrig har eksisteret før. Isoprenoiderne, der har forskellige former og strukturer, kan agere legoklodser i konstruktionen af alle mulige nye former for biologiske molekyler.
I alt har forskerne brugt de 10 byggeklodser til at lave 28 nye isoprenoider.
Sotirios Kampranis fortæller, at de forskellige isoprenoider alle er opkaldt efter noget typisk dansk. Den ene hedder blixenyl difosfat efter Karen Blixen, en anden hedder hammershoyl difosfat og en tredje hedder ancheryl difosfat efter det berømte skagensmaler-par. Der er selvfølgelig også en Arne Jacobsen (jacobsenyl difosfat) blandt de nye isoprenoider.
”Det var vores privilegie at navngive disse nye molekyler, og så valgte vi at opkalde dem efter danske kunstnere og arkitekter,” fortæller Sotirios Kampranis.
Opdagede fire helt nye dufte
Efter forskerne havde udviklet de nye isoprenoider og opdaget, at nogle af dem duftede, satte de et panel af dufteksperter til at karakterisere disse helt nye dufte for første gang.
Fire af stofferne havde en unik og helt ny duft. Det ene duftede af gammel øl, mens et andet duftede af brændte roser. Blixenyl alkohol (blixelool) dufter af træ.
Sotirios Kampranis fortæller, at netop inden for duftindustrien vil de nye isoprenoider have deres umiddelbare anvendelse.
”Folk, der arbejder med dufte, er altid på udkig efter nye duftstoffer, som de kan mixe ind i for eksempel parfumer. Det er op til dem at se, om de med disse nye byggeklodser kan skabe industrielt interessante dufte, som det ikke er muligt at udvikle på nogen anden måde,” siger Sotirios Kampranis.
Længere ude i fremtiden ser forskeren også en mulighed for, at isoprenoiderne kan benyttes medicinsk.
”Man kan forestille sig, at man med disse isoprenoider kan lave nye versioner af eksisterende medicin med bedre effekt eller færre bivirkninger eller udvikle helt nye former for medicin. Isoprenoider spiller en vigtig rolle i biologiske funktioner, så det er blot et spørgsmål om at lave nogle nye stoffer og teste dem for for eksempel antiinflammatorisk effekt eller hormonel effekt. Det vil fremtiden vise,” siger Sotirios Kampranis.
