Открытие природных соединений: прошлое, настоящее и будущее

Микроорганизмы служат богатым источником природных соединений, которые нашли применение в медицине, ветеринарии и защите сельскохозяйственных культур. В первые годы поиска природных соединений микробного происхождения — в золотой век — новые антибиотики удавалось сравнительно легко обнаруживать с помощью низкопроизводительной ферментации и скрининга на целых клетках. Позднее для изменения и улучшения активности важных химических каркасов стали применять методы молекулярной генетики и медицинской химии, а более сложные методы скрининга ориентировали на конкретные патологические процессы. В 1990-х годах фармацевтическая промышленность переключилась на высокопроизводительный скрининг синтетических химических библиотек против многочисленных потенциальных терапевтических мишеней, в том числе выявленных благодаря проекту по секвенированию генома человека, практически отказавшись от природных соединений; темпы открытий резко снизились. Тем не менее природные соединения продолжали служить важными структурными каркасами для разработки лекарств. В новом тысячелетии благодаря секвенированию геномов выяснилось, что микроорганизмы с крупными геномами способны производить примерно в десять раз больше вторичных метаболитов, чем считалось ранее. Наиболее продуктивные актиномицеты способны синтезировать около 30–50 вторичных метаболитов. Резкое снижение стоимости секвенирования геномов теперь позволяет секвенировать тысячи геномов актиномицетов, чтобы выявить «биосинтетическую тёмную материю» — потенциальный источник новых и ранее неизвестных вторичных метаболитов. Развитие биоинформатики, масс-спектрометрии, протеомики, транскриптомики, метаболомики и методов анализа экспрессии генов стимулирует новое направление — поиск природных соединений и их предшественников по геномам микроорганизмов.