DNA-volgorde van penicilline schimmel volledig ontrafeld

Biologen van DSM, Rijksuniversiteit Groningen en de TU Delft hebben de volledige DNA-volgorde van de schimmel Penicillium chrysogenum geanalyseerd, de schimmel die het antibioticum penicilline produceert. De resultaten van het onderzoek, waaraan in het totaal zeven internationale onderzoeksgroepen deelnamen, worden gepubliceerd in het oktobernummer van het wetenschappelijke vakblad Nature Biotechnology.

Sir Alexander Fleming ontdekte in 1928 - deze maand precies 80 jaar geleden – dat de vergelijkbare schimmel Penicillium notatum verschillende afweerstoffen maakt die de bacteriën doden in de omgeving van de schimmel. Een van die stoffen is penicilline, volgens velen het belangrijkste geneesmiddel van de twintigste eeuw.

Veredeling

De oorspronkelijke schimmelstam van Fleming maakte slechts vrij kleine hoeveelheden penicilline aan. Inmiddels zijn de stammen door de farmaceutische industrie zodanig veredeld dat de productie enorm is toegenomen. ‘Dat is bereikt door steeds verder te kweken met mutanten van de schimmelstammen die een hoge productie hadden,’ zegt de Groningse moleculair bioloog prof. dr. Arnold Driessen, een van auteurs van het Nature-artikel. ‘Nu de volledige DNA-volgorde bekend is, kunnen we nagaan hoe dat veredelingsproces op moleculair niveau is verlopen. We kunnen kijken naar de genen die bij de productie van de antibiotica in de schimmelcel zijn betrokken en nagaan hoe die tijdens het verder kweken zo zijn veranderd dat de productie van penicilline hoger werd.’

Nieuwe inzichten

Ook werden de schimmelstammen geschikt gemaakt voor de productie van andere antibiotica zoals cefalosporines. Driessen verricht onderzoek naar de biologische processen waarmee deze stoffen vanuit de cel naar buiten worden getransporteerd. ‘Dat transportmechanisme is moeilijk te ontrafelen, maar met behulp van de DNA-sequentie kunnen we nu antwoorden vinden op onopgeloste kwesties. In het verschiet liggen nieuwe inzichten, die met behulp van synthetische biologie zullen leiden tot de ontwikkeling van nog betere productieprocessen.’

Topje van de ijsberg

Ook ontdekten de onderzoekers dat het DNA 49 “slapende” genenclusters bevat, waarmee de schimmel mogelijk stoffen kan maken die ook als antibioticum kunnen dienen. Driessen: ‘Penicilline is misschien alleen het topje van de ijsberg, die schimmel kan wellicht nog veel meer dan wij nu weten. En het mooie van dit onderzoek is dat we het samen met de industrie hebben gedaan, het heeft al tot heel wat patenten geleid. Met deze Nature-publicatie zetten we de kroon op die samenwerking.’


bron