圣路易斯華盛頓大學(xué)和夏威夷大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)從一種這樣的微生物中找到了開發(fā)抗生素藥物的潛在候選者，這種微生物是一種名為Lentzea flaviverrucosa 的土壤細(xì)菌。他們在4 月11 日發(fā)表的一項研究中報告了他們的發(fā)現(xiàn)，編號為《美國國家科學(xué)院院刊》。

“稀有放線菌是新生物活性化合物的尚未開發(fā)的來源，”藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院生物學(xué)副教授、這項新研究的共同通訊作者約書亞·布洛杰特（Joshua Blodgett）說。 “我們基于基因組學(xué)的方法使我們能夠為未來的藥物開發(fā)新策略?！痹O(shè)計工作確定了一種不尋常的肽?！?

放線菌產(chǎn)生的生物活性成分構(gòu)成了許多臨床有用藥物的基礎(chǔ)，特別是抗生素和抗癌藥物。自20 世紀(jì)40 年代以來，制藥公司分析了許多常見的放線菌，看看它們可能產(chǎn)生什么。如今，醫(yī)院和診所使用的所有抗生素中約有三分之二來自放線菌。

但其中一些微生物（被稱為稀有放線菌）已被編目，但迄今為止尚未得到廣泛研究。

布洛杰特說，“稀有”的定義并不是一成不變的，但這些放線菌在自然界中往往比其他放線菌更難找到，而且它們的生長速度可能更慢。由于這些和其他原因，許多稀有放線菌尚未完全表征用于藥物發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)。

布洛杰特說，在稀有的放線菌中，Lentzea flaviverrucosa 脫穎而出。 “它具有不尋常的生物學(xué)特性，編碼不尋常的酶學(xué)，驅(qū)動不尋常的化學(xué)反應(yīng)，所有這些都隱藏在一個很大程度上被忽視的細(xì)菌群中，”他說。

布洛杰特和他的合作者，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)胞系具有活性。

當(dāng)科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)Lentzea flaviverrucosa 時，他們開始尋找稀有的放線菌，其遺傳特征表明它們可以制造哌嗪分子。布洛吉特說，這些分子含有一種不尋常的結(jié)構(gòu)單元，這是潛在藥物活性的標(biāo)志。

但隨著研究人員深入挖掘，他們發(fā)現(xiàn)了一些其他驚喜。 “從高水平來看，基因組的一個區(qū)域似乎能夠產(chǎn)生兩種不同的分子。這真的很奇怪，”布洛杰特說。 “通常我們認(rèn)為一個基因簇，一組基因，就像是制造單一藥物分子的藍圖。但似乎在這個單一簇內(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。結(jié)合現(xiàn)代代謝組學(xué)以及化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)，布洛杰特和團隊能夠證明這種罕見的放線菌實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)中很少見。這個特殊的超基因簇編碼兩個不同的分子，這些分子隨后在非典型的化學(xué)反應(yīng)中“焊接”在一起。

“大自然正在將兩種不同的事物‘焊接’在一起，”布洛吉特說。 “而且，事實證明，對于幾種不同的癌細(xì)胞系，當(dāng)你將A 和B 粘在一起時，它會變得更有效。”