科學(xué)家在罕見土壤細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)抗生素藥物開發(fā)的潛在候選物

圣路易斯華盛頓大學(xué)和夏威夷大學(xué)的科學(xué)家們從這樣一種微生物中發(fā)現(xiàn)了抗生素藥物開發(fā)的潛在候選物，這種土壤細(xì)菌被稱為Lentzea flaviverrucosa。他們在4月11日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)研究中報告了他們的發(fā)現(xiàn)。

這項(xiàng)新研究的共同通訊作者、文理學(xué)院生物學(xué)副教授Joshua Blodgett說：“稀有放線菌是一種未被充分開發(fā)的新生物活性化合物來源。我們基于基因組學(xué)的方法使我們能夠?yàn)槲磥淼乃幬镌O(shè)計(jì)工作確定一種不尋常的肽。”

放線菌產(chǎn)生的生物活性成分構(gòu)成了許多臨床上有用的藥物的基礎(chǔ)，特別是抗生素和抗癌劑。自20世紀(jì)40年代以來，制藥公司已經(jīng)分析了許多常見的放線菌，看看它們可能產(chǎn)生什么。今天，在醫(yī)院和診所使用的所有抗生素中，約有三分之二部分來自放線菌。

但是這些微生物中的一些--被稱為稀有放線菌--已經(jīng)被編入目錄，但迄今為止還沒有進(jìn)行廣泛的研究。

Blodgett說，“罕見”的定義不是一成不變的，但是這些放線菌往往比其他的放線菌更難在自然界找到，而且它們可能生長得更慢。由于這些原因和其他原因，許多罕見的放線菌還沒有被完全定性為藥物發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)的用途。

Blodgett說，在稀有放線菌中，Lentzea flaviverrucosa作為一個佼佼者出現(xiàn)了。他說：“它具有不尋常的生物學(xué)特性，對不尋常的酶學(xué)進(jìn)行編碼，推動了不尋常的化學(xué)的產(chǎn)生，所有這些都藏在一個基本上被忽視的細(xì)菌群體中。”

Blodgett和他的合作者，包括夏威夷大學(xué)的共同通訊作者Shugeng Cao，發(fā)現(xiàn)這種罕見的放線菌產(chǎn)生的分子對某些類型的人類卵巢癌、纖維肉瘤、前列腺癌和白血病細(xì)胞系有活性。

科學(xué)家們最初發(fā)現(xiàn)Lentzea flaviverrucosa時，他們?nèi)ふ揖哂羞z傳特征的罕見放線菌，該特征表明它們可以制造piperazyl分子。Blodgett說，這些分子包含了一種不尋常的構(gòu)件，是潛在的類似藥物活動的標(biāo)志。

但是隨著研究人員的深入挖掘，他們發(fā)現(xiàn)了一些其他的驚喜。“在高層次上，它看起來好像基因組的一個區(qū)域可能能夠制造兩種不同的分子。這實(shí)在是有點(diǎn)奇怪，”Blodgett說。“通常我們認(rèn)為一個基因簇，一組基因，就像制造單個藥物類分子的藍(lán)圖。但是看起來在這個單一的集群內(nèi)幾乎有太多的化學(xué)預(yù)測。”

早期的線索被證明是準(zhǔn)確的。利用現(xiàn)代代謝組學(xué)與化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合，Blodgett和團(tuán)隊(duì)能夠表明，這種罕見的放線菌實(shí)際上從一組稱為超基因簇的基因中產(chǎn)生兩種不同的生物活性分子。超基因簇在生物學(xué)中是稀缺的。這種特殊的超基因簇為兩種不同的分子編碼，后來在一個非典型的化學(xué)反應(yīng)中被“焊接”在一起。

Blodgett說：“大自然正在將兩種不同的東西‘焊接’在一起。而且，事實(shí)證明，針對幾種不同的癌癥細(xì)胞系，當(dāng)你把A和B粘在一起時，它變成了更有力的東西。”