科学家在罕见土壤细菌中发现抗生素药物开发的潜在候选物

圣路易斯华盛顿大学和夏威夷大学的科学家们从这样一种微生物中发现了抗生素药物开发的潜在候选物，这种土壤细菌被称为Lentzea flaviverrucosa。他们在4月11日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中报告了他们的发现。

这项新研究的共同通讯作者、文理学院生物学副教授Joshua Blodgett说：“稀有放线菌是一种未被充分开发的新生物活性化合物来源。我们基于基因组学的方法使我们能够为未来的药物设计工作确定一种不寻常的肽。”

放线菌产生的生物活性成分构成了许多临床上有用的药物的基础，特别是抗生素和抗癌剂。自20世纪40年代以来，制药公司已经分析了许多常见的放线菌，看看它们可能产生什么。今天，在医院和诊所使用的所有抗生素中，约有三分之二部分来自放线菌。

但是这些微生物中的一些--被称为稀有放线菌--已经被编入目录，但迄今为止还没有进行广泛的研究。

Blodgett说，“罕见”的定义不是一成不变的，但是这些放线菌往往比其他的放线菌更难在自然界找到，而且它们可能生长得更慢。由于这些原因和其他原因，许多罕见的放线菌还没有被完全定性为药物发现和生物技术的用途。

Blodgett说，在稀有放线菌中，Lentzea flaviverrucosa作为一个佼佼者出现了。他说：“它具有不寻常的生物学特性，对不寻常的酶学进行编码，推动了不寻常的化学的产生，所有这些都藏在一个基本上被忽视的细菌群体中。”

Blodgett和他的合作者，包括夏威夷大学的共同通讯作者Shugeng Cao，发现这种罕见的放线菌产生的分子对某些类型的人类卵巢癌、纤维肉瘤、前列腺癌和白血病细胞系有活性。

科学家们最初发现Lentzea flaviverrucosa时，他们去寻找具有遗传特征的罕见放线菌，该特征表明它们可以制造piperazyl分子。Blodgett说，这些分子包含了一种不寻常的构件，是潜在的类似药物活动的标志。

但是随着研究人员的深入挖掘，他们发现了一些其他的惊喜。“在高层次上，它看起来好像基因组的一个区域可能能够制造两种不同的分子。这实在是有点奇怪，”Blodgett说。“通常我们认为一个基因簇，一组基因，就像制造单个药物类分子的蓝图。但是看起来在这个单一的集群内几乎有太多的化学预测。”

早期的线索被证明是准确的。利用现代代谢组学与化学和结构生物学技术的结合，Blodgett和团队能够表明，这种罕见的放线菌实际上从一组称为超基因簇的基因中产生两种不同的生物活性分子。超基因簇在生物学中是稀缺的。这种特殊的超基因簇为两种不同的分子编码，后来在一个非典型的化学反应中被“焊接”在一起。

Blodgett说：“大自然正在将两种不同的东西‘焊接’在一起。而且，事实证明，针对几种不同的癌症细胞系，当你把A和B粘在一起时，它变成了更有力的东西。”