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科學家從人體細菌基因組中發(fā)現(xiàn)兩種新型抗生素

[2016/11/23]

目前使用的大多數(shù)抗生素其實是細菌產(chǎn)生的天然分子。由于細菌耐藥性的不斷增強，醫(yī)學方面迫切需要研發(fā)新的的抗生素。然而，誘導細菌產(chǎn)生新的抗生素是一件棘手的事。大多數(shù)細菌不會在實驗室中生長，就算實驗室中培養(yǎng)出了這些細菌，大多數(shù)的產(chǎn)生抗生素的基因很少表達。近日，洛克菲勒大學（RockefellerUniversity）的研究人員找到了解決問題的新方法。

研究人員發(fā)現(xiàn)殺死抗藥性金黃色葡萄球菌的新抗生素HumimycinA和HumimycinB

研究人員從公共基因數(shù)據(jù)庫中找到存在人體內(nèi)的細菌基因組，然后使用專門的計算機軟件掃描數(shù)百個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。最后他們使用軟件來預測基因簇產(chǎn)生的分子化學結(jié)構(gòu)。通過使用計算方法來選出微生物基因組中產(chǎn)生抗生素化合物的基因，然后跳過細菌培養(yǎng)過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個潛在有用的基因簇中，研究人員進一步篩選出了30個基因簇。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。

通過測試這些化合物對人類病原體的反應，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菌中，這是傳統(tǒng)細菌培養(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菌，近年來它們對各種抗生素逐漸表現(xiàn)出抗性。實驗表明，humimycins通過抑制細菌細胞壁合成酶來切斷細胞壁合成途徑，細菌當即死亡。因而humimycins對這兩類細菌十分有效。

Humimycins的作用還不止如此。β-內(nèi)酰胺是一類廣泛應用的處方抗生素，其效果常常隨著細菌出現(xiàn)抗藥性而消失。然而科學家們發(fā)現(xiàn)，其中一種humimycins可以用來重新敏化細菌，消除細菌對β-內(nèi)酰胺的抗藥性。

神奇的協(xié)同作用

在實驗中，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)細菌立刻死亡。即使HumimycinA含量很少時，相同結(jié)果仍然出現(xiàn)。因此布蘭迪猜測兩種抗生素都對中斷細菌生命活動起到了作用。

為了進一步驗證推論，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遠優(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)更多科研團隊挖掘細菌基因組，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，等待著人類去開采。

（來源：深科技）