Enzyme vi khuẩn mới có thể tạo ra polymer sinh học sử dụng trong y tế

Các chuỗi đường được gọi là polysaccharid là những chất tạo màng sinh học phong phú nhất trên Trái đất. Do đặc tính linh hoạt và thân thiện với môi trường, những phân tử này có thể thay thế một số chất dẻo.

Trong một báo cáo khoa học, đăng trên tạp chí ACS Central Science, một nhóm nghiên cứu do GS Stephen Withers, Đại học British Columbia Canada cho biết đã xác định được một loại enzyme (chất men) vi khuẩn chưa từng được biết đến trước đây, có thể tạo ra một loại polysaccharide mới, tương tự như chitin sinh học.

Enzyme vi khuẩn cấu trúc tinh thể có thể tạo ra một loại polymer phân hủy sinh học. Ảnh: ACS Central Science 2022.

Phân tử mới có thể phân hủy sinh học và rất hữu ích cho việc phân phối thuốc, kỹ thuật mô và những ứng dụng y sinh khác.

Polysaccharid có nhiều vai trò trong cơ thể sinh vật, do những chất này tương hợp sinh học và có thể phân hủy sinh học. Những phân tử này là vật liệu mang thuốc đầy hứa hẹn cho hàng loạt phương pháp điều trị. Sự định dạng các phân tử đường riêng lẻ trong chuỗi và phương pháp liên kết với nhau khiến enzime hoạt động theo những cách khác nhau.

Các enzyme, được gọi là glycoside phosphorylase có thể cắt một số polysaccharid nhất định hoặc tạo ra các polysaccharid mới, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng. Một loại enzyme như vậy tạo ra chitin, thành phần chính của bộ xương ngoài động vật chân đốt và thành tế bào nấm.

Nhóm nghiên cứu do GS Stephen Withers đã tìm kiếm các enzyme tự nhiên chưa từng biết trước đây, có thể tạo ra các loại polysaccharid mới.

Sử dụng dữ liệu bộ gene và tiến hành sàng lọc trên cơ sở hoạt động của các enzyme khác nhau, nhóm nghiên cứu xác định được một loại enzyme glycoside phosphorylase từ vi khuẩn có tên là Acholeplasma laylawii , một chất gây ô nhiễm phổ biến trong quá trình nuôi cấy tế bào trong phòng thí nghiệm.

Nhóm nghiên cứu đã phân tách và tinh chế enzyme, phát hiện được chất mèn này có thể tổng hợp một loại polysaccharide mới, được đặt tên là acholetin. Chất tạo màng sinh học mới có thành phần tương tự như chitin và polysaccharide tạo màng sinh học, nhưng các phân tử đường được liên kết với nhau theo cách khác với những chất tạo màng sinh học đã biết.

Nhóm nghiên cứu xác định cấu trúc tinh thể của glycoside phosphorylase, có thể liên quan đến việc duy trì màng tế bào của vi khuẩn A.laylawii.

Như vậy, các nhà nghiên cứu có thể loại trừ enzyme để ngăn ngừa nhiễm khuẩn trong quá trình nuôi cấy tế bào, đồng thời có thể sử dụng enzyme này để tạo ra biopolyme mới. Acholetin có tiềm năng rộng rãi như một loại vật liệu mang thuốc tương thích sinh học mới, tự phân hủy sinh học.