Odporna na stresy

Agnieszka Gieroba


GN 04/2014 |

publikacja 23.01.2014 00:15

Dzięki niej czeka nas rewolucja w leczeniu takich chorób jak nowotwory, alzheimer czy nawet HIV. Bakterie, które ją produkują mogą przyczynić się do zmniejszenia wybuchów metanu w kopalniach, a ponadto jest pomocna przy zachowaniu młodzieńczego wyglądu. Ektoina, nad której pozyskiwaniem pracowali naukowcy z KUL, jest już w zasięgu ręki.


Profesor Zofia Stępniewska z KUL opracowała z zespołem nową metodę pozyskiwania ektoiny Agnieszka Gieroba /gn Profesor Zofia Stępniewska z KUL opracowała z zespołem nową metodę pozyskiwania ektoiny

Do tej pory o wykorzystaniu związku chemicznego – ektoiny na szerszą skalę można było raczej pomarzyć. Choć jej dobroczynne działanie poznano już dawno, to jednak pozyskanie substancji wiązało się z ogromnymi kosztami. Otrzymywanie jej na drodze chemicznej wymaga aż 22 etapów syntezy, którą prowadzi w tym momencie tylko jeden koncern niemiecki. Każdy etap syntezy obciążony jest małą wydajnością, dlatego ektoina jest na rynku tak droga. Jej cena zbliżona jest do ceny złota. Obecnie 1 g ektoiny kosztuje 18 USD, a złota – 16 USD.
Dzięki badaniom prowadzonym w kopalni węgla kamiennego „Bogdanka” na Lubelszczyźnie przez naukowców z Katedry Biochemii i Chemii Środowiska KUL, pod kierunkiem prof. Zofii Stępniewskiej, udało się opracować i opatentować własną metodę produkcji ektoiny. Jej główną zaletą jest prostota, a co za tym idzie – znacznie niższa cena. Dzięki temu ektoina ma szansę trafić do przemysłu medycznego czy kosmetycznego na szerszą skalę.


Co to jest ektoina?


Ektoina jest naturalnym aminokwasem wytwarzanym przez mikroorganizmy żyjące w skrajnie niesprzyjających warunkach środowiska, np. gejzerach, słonych jeziorach, czy silnie przesuszonych skałach. To skomplikowany związek, który rzadko występuje jako aminokwas w komórkach. W naszym organizmie raczej go nie ma i tylko niektóre bakterie są w stanie go wytworzyć. Jednak wprowadzony do organizmu pełni niezwykle ważne funkcje: jest stabilizatorem enzymów, kwasów nukleinowych, kompleksów DNA-białko oraz całych komórek. Zapewnia komórkom ochronę przed różnymi czynnikami stresowymi, takimi jak promieniowanie UV, zapobiega niektórym procesom starzenia oraz pozwala na prawidłowy rozwój komórek. W medycynie stosowana jest przy radio- i chemoterapii w leczeniu niektórych nowotworów. Zwiększa immunoodporność na wirusa HIV. Ostatnie badania dowodzą, że może być wykorzystywana w terapii przeciwko chorobie Alzheimera. W kosmetyce stosowana jest w kremach nawilżających i przeciwzmarszczkowch.


Ciekawość rozwija naukę


Sposób wytwarzania ektoiny wynaleziony przez prof. Zofię Stępniewską, dr Agnieszkę Kuźniar i dr Annę Pytlak z Katedry Biochemii i Chemii Środowiska KUL to efekt prac prowadzonych na skałach przywęglowych, pochodzących z kopalni „Bogdanka”. Odkryto, że bakterie metanotroficzne, czyli takie, które żywią się metanem, pełnią wyjątkową rolę w ograniczaniu zagrożenia metanowego w kopalniach i w zmniejszaniu emisji metanu do atmosfery ze źródeł pochodzących z działalności człowieka. Dzięki mikrobom stężenie wybuchowego gazu jest w „Bogdance” dużo niższe niż w innych kopalniach.

– Zaprowadziła nas tam ciekawość i poszukiwanie odpowiedzi na pytanie, dlaczego w tej kopalni nie obserwuje się wysokich stężeń metanu i nie ma jego wybuchów, które występują na Śląsku. W trakcie badań skał z otoczenia pokładów węgla okazało się, że występują tam bardzo aktywne bakterie. Ich jedynym pożywieniem jest metan. Dzięki takiej „diecie” bakterie oczyszczają z niego pokłady węgla. Zaczęłyśmy się też zastanawiać, jak w takim środowisku małego uwilgotnienia i dużego zasolenia przeżywają organizmy.  Przecież coś musi je chronić. Szukałyśmy odpowiedzialnych za to substancji wewnątrzkomórkowych. I tak natrafiłyśmy na ektoinę. Okazało się, że ten rzadki aminokwas pełnił funkcję osmoprotektanta, czyli bariery ochronnej dla całej komórki bakteryjnej – mówi prof. Zofia Stępniewska. Rozpoznanie zależności miedzy metanowością kopalni a obecnością aktywnych metanotrofów może przyczynić się do stworzenia biofiltrów, które będzie można umieszczać zarówno w kopalniach, jak i w każdym innym miejscu, gdzie metan wydziela się w sposób niekontrolowany. Filtry znalazłyby zastosowanie na składowiskach odpadów czy jako otulina przewodów w domowych kuchenkach gazowych. 
Okazało się, że aby uzyskać drogocenną ektoinę, wystarczy przygotować specjalne podłoże, w tym przypadku mineralne, i wprowadzić do pożywki mineralnej trochę metanu. Wtedy bakterie mogą się namnażać i w trakcie ich rozwoju wewnątrz ich komórek gromadzi się ektoina. Przy wykorzystaniu tej metody koszty produkcji ektoiny obniżone zostają wielokrotnie (a roczne zapotrzebowanie europejskiego rynku kosmetycznego na ektoinę to 75 tys. kilogramów).
Obecnie trwają rozmowy na temat wprowadzenia nowej metody do produkcji. Zainteresowanych jej wytwarzaniem według patentu prof. Stępniewskiej jest już kilka firm krajowych i zagranicznych.