科學家們在一種被稱為Lentzea flaviverrucosa的土壤細菌中發現了抗生素藥物開發的潛在候選物。隨着耐藥性和新出現的感染成為日益嚴重的全球健康威脅，對新型抗生素的需求正在激增。研究人員正在競相重新審視一組被稱為放線菌的微生物，它們是我們最成功的治療劑來源之一。
聖路易斯華盛頓大學和夏威夷大學的科學家們從這樣一種微生物中發現了抗生素藥物開發的潛在候選物，這種土壤細菌被稱為Lentzea flaviverrucosa。他們在4月11日發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究中報告了他們的發現。
這項新研究的共同通訊作者、文理學院生物學副教授Joshua Blodgett說：“稀有放線菌是一種未被充分開發的新生物活性化合物來源。我們基於基因組學的方法使我們能夠為未來的藥物設計工作確定一種不尋常的肽。”
放線菌產生的生物活性成分構成了許多臨床上有用的藥物的基礎，特別是抗生素和抗癌劑。自20世紀40年代以來，製藥公司已經分析了許多常見的放線菌，看看它們可能產生什麼。今天，在醫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–已經被編入目錄，但迄今為止還沒有進行廣泛的研究。
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。由於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現和生物技術的用途。
Blodgett說，在稀有放線菌中，Lentzea flaviverrucosa作為一個佼佼者出現了。他說：“它具有不尋常的生物學特性，對不尋常的酶學進行編碼，推動了不尋常的化學的產生，所有這些都藏在一個基本上被忽視的細菌群體中。”
Blodgett和他的合作者，包括夏威夷大學的共同通訊作者Shugeng Cao，發現這種罕見的放線菌產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胞系有活性。
科學家們最初發現Lentzea flaviverrucosa時，他們去尋找具有遺傳特徵的罕見放線菌，該特徵表明它們可以製造piperazyl分子。Blodgett說，這些分子包含了一種不尋常的構件，是潛在的類似藥物活動的標誌。
但是隨着研究人員的深入挖掘，他們發現了一些其他的驚喜。“在高層次上，它看起來好像基因組的一個區域可能能夠製造兩種不同的分子。這實在是有點奇怪，”Blodgett說。“通常我們認為一個基因簇，一組基因，就像製造單個藥物類分子的藍圖。但是看起來在這個單一的集群內幾乎有太多的化學預測。”
早期的線索被證明是準確的。利用現代代謝組學與化學和結構生物學技術的結合，Blodgett和團隊能夠表明，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生兩種不同的生物活性分子。超基因簇在生物學中是稀缺的。這種特殊的超基因簇為兩種不同的分子編碼，後來在一個非典型的化學反應中被“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，事實證明，針對幾種不同的癌症細胞系，當你把A和B粘在一起時，它變成了更有力的東西。”