科學(xué)家從人體細(xì)菌基因組中發(fā)現(xiàn)兩種新型抗生素
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-11-21 08:44:48
目前使用的大多數(shù)抗生素其實(shí)是細(xì)菌產(chǎn)生的天然分子。由于細(xì)菌耐藥性的不斷增強(qiáng)，醫(yī)學(xué)方面迫切需要研發(fā)新的的抗生素。然而，誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生新的抗生素是一件棘手的事。大多數(shù)細(xì)菌不會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)，就算實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出了這些細(xì)菌，大多數(shù)的產(chǎn)生抗生素的基因很少表達(dá)。近日，洛克菲勒大學(xué)（RockefellerUniversity）的研究人員找到了解決問(wèn)題的新方法。
研究人員從公共基因數(shù)據(jù)庫(kù)中找到存在人體內(nèi)的細(xì)菌基因組，然后使用專門的計(jì)算機(jī)軟件掃描數(shù)百個(gè)特定編譯合成非核糖體肽分子的基因簇，這些非核糖體肽是形成許多抗生素的基礎(chǔ)。最后他們使用軟件來(lái)預(yù)測(cè)基因簇產(chǎn)生的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用計(jì)算方法來(lái)選出微生物基因組中產(chǎn)生抗生素化合物的基因，然后跳過(guò)細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程直接合成這些化合物本身，用此類方法，他們已經(jīng)成功找到兩種新型抗生素。
發(fā)掘huminmycin之旅
從軟件最初確定的57個(gè)潛在有用的基因簇中，研究人員進(jìn)一步篩選出了30個(gè)基因簇。布蘭迪和他的同事們?nèi)缓笫褂靡环N固相肽合成的方法制造出了25種不同的化合物。
通過(guò)測(cè)試這些化合物對(duì)人類病原體的反應(yīng)，研究人員成功篩選出了兩種抗生素，他們將其命名為HumimycinA和HumimycinB。兩者都發(fā)現(xiàn)于一種稱為紅球菌屬細(xì)菌中，這是傳統(tǒng)細(xì)菌培養(yǎng)中從未發(fā)現(xiàn)的新抗生素。
葡萄球菌和鏈球菌是兩大危害人體的細(xì)菌，近年來(lái)它們對(duì)各種抗生素逐漸表現(xiàn)出抗性。實(shí)驗(yàn)表明，humimycins通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成酶來(lái)切斷細(xì)胞壁合成途徑，細(xì)菌當(dāng)即死亡。因而humimycins對(duì)這兩類細(xì)菌十分有效。
Humimycins的作用還不止如此。β-內(nèi)酰胺是一類廣泛應(yīng)用的處方抗生素，其效果常常隨著細(xì)菌出現(xiàn)抗藥性而消失。然而科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，其中一種humimycins可以用來(lái)重新敏化細(xì)菌，消除細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺的抗藥性。
神奇的協(xié)同作用
在實(shí)驗(yàn)中，他們將具有β-內(nèi)酰胺抗性的葡萄球菌暴露于與β-內(nèi)酰胺抗生素和humimycinA的混合物中，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌立刻死亡。即使HumimycinA含量很少時(shí)，相同結(jié)果仍然出現(xiàn)。因此布蘭迪猜測(cè)兩種抗生素都對(duì)中斷細(xì)菌生命活動(dòng)起到了作用。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證推論，布蘭迪和他的同事們用具有β-內(nèi)酰胺抗性的金黃色葡萄球菌感染小鼠。他們發(fā)現(xiàn)用含有humimycinA和β-內(nèi)酰胺抗生素的混合物處理的小鼠的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于僅用任何其中一種藥物的小鼠。這給人們治療抗藥性金黃色葡萄球菌提供了一條新思路。
布蘭迪希望這一發(fā)現(xiàn)能夠激發(fā)更多科研團(tuán)隊(duì)挖掘細(xì)菌基因組，找到更多的新型抗生素。除此之外，布蘭迪建議大家的眼光可以不用局限在人體微生物的基因組，微生物的基因組是一片巨大的寶藏，等待著人類去開(kāi)采。
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