Bioproduction of a Large-Scale Library of Tryptamine Derivatives for Neuropsychiatric Drug Screening
Notice bibliographique
Résumé
Drug screening programs targeting novel indolethylamines with pharmacological properties suitable for the treatment of psychiatric and central nervous system disorders benefit from the availability of large compound libraries normally prepared using synthetic chemistry. Bioproduction strategies based on microbial metabolic engineering and fermentation generally fail to achieve the throughput, scale, or versatility of synthetic chemistry owing, in part, to a lack of efficient and promiscuous enzymes. Moreover, synthetic biology rarely extends to the purification of targeted products, which is an essential component of synthetic chemistry and drug screening regimes. A lattice of biosynthetic routes beginning with endogenous tryptophan or exogenous indole derivatives were engineered in Escherichia coli using heterologous genes encoding enzymes sourced from plants, mushrooms, microbes and animals. Twelve tryptophan decarboxylase candidates were screened and highly versatile top-performers from Bacillus atrophaeus and the gut microbiome species Clostridium sporogenes were identified. Seven halogenases, three tryptophan synthase β-subunits, six N -methyltransferases, five regioselective prenyltransferases, a cytochrome P450 oxidoreductase 5-hydroxylase, an N -acetyltransferase, a 4- O -kinase and various accessory proteins were also tested. These enzymes were used in various combinations and permutations to build E. coli strains capable of 344 putative biotransformations, which resulted in the formation of 279 products with only 63 targeted compounds not detected. A set of 17 novel N -acetylated derivatives were selected for upscaled culturing and purification to ≥95% from 0.5 to 1 L of the fermentation broth, which yielded ∼6–80 mg of each molecule. The potential of each compound for bioactivity at 14 different receptors or transporters with established or purported involvement in neuropsychiatric diseases was tested using a single ligand concentration. Nearly all the N -acetylated compounds showed interaction with the melatonin (MT 1 ) receptor, and several molecules showed interaction with serotonergic receptors 5-HT 2B, 5-HT 2C, and 5-HT 7 . Overall, we show that bio-fermentation is useful in the large-scale screening of molecules with potential in drug development.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».