土壤细菌激素的发现为新型改良抗生素提供了肥沃的土壤

居住在土壤中的天蓝色链霉菌在培养皿中产生抗生素。

激素类分子如何开启土壤细菌中抗生素的发现可能为我们脚下的药物释放出未开发的机会。

在英国沃里克大学和澳大利亚莫纳什大学工作的一个国际科学家团队已经确定了一种生物学机制的分子基础，该生物学机制可以使现有抗生素的生产效率更高，成本效益更高，还可以让科学家发现新的抗生素。土壤细菌中的抗生素。

今天（2021年2月3日）在自然杂志上发表的一项新研究中对此进行了详细介绍。

临床上大多数使用的抗生素是微生物（例如细菌）产生的分子。其中大多数是土壤细菌，称为放线菌（Actinobacteria），在实验室中进行培养，以便提取其产生的分子。然而，这些分子的产生在实验室培养中经常被关闭，这使得它们很难被发现。

细菌使用类似于激素的小分子来严格控制其抗生素的产生。Warwick和Monash的研究小组调查了他们先前发现的一类特定的细菌激素，称为2-烷基-4-羟甲基呋喃-3-羧酸或AHFCA，以了解它们在控制抗生素产生中的作用。在放线菌链霉菌中。

他们使用X射线晶体学和单粒子低温电子显微镜技术分析了与细菌DNA特定区域结合的称为转录因子的蛋白质的结构。这样可以防止细菌产生抗生素。

然后，他们确定了转录因子的结构，并结合了一种AHFCA激素的合成形式，该结构表明了如何释放DNA和开启抗生素生产。

Warwick大学生命科学与化学系合成生物学副教授Chris Corre博士说：“抗生素耐药性已成为一个主要问题，我们迫切需要新的抗生素来解决它。

“我们已经知道相似的过程控制着许多具有商业意义的分子的产生。如果我们了解控制这些化合物生产的机制，我们可以改进该过程，使其在经济上更具可行性。

“事实证明，尽管我们只研究一种特定的激素，但是我们发现的机制似乎在放线菌的所有不同激素类别中都是保守的。”

放线菌比常规细菌更复杂。它们通常不像其他形式的细菌那样运动，并且它们具有复杂的发育周期，抗生素的生产被整合到其中。

但是，当在纯培养物中生长时，这些细菌通常会关闭抗生素的产生，这使科学家们对其研究的努力感到困惑。通过了解如何控制该过程的分子机制，科学家可以开始生产实验室培养中未产生的新抗生素。

Corre博士补充说：“我们可以使用这些策略来启动放线菌中新抗生素的生产。其中，我们希望找到一些可能对解决由抗药性微生物以及其他疾病引起的感染有用的方法。这些化合物很难通过传统方法找到。”

该发现的关键是确定与DNA结合的转录因子复合物的结构，这需要使用莫纳什大学的单粒子低温电子显微镜设备来克服X射线晶体学的挑战。

Greg Challis教授是该研究的共同负责人，并在沃里克大学化学系和莫纳什大学联合任命。他说：“在过去的几十年中，由于难以获得合适的晶体，使用X射线晶体学只能确定这种蛋白质-DNA复合物的适度结构。通过使用冷冻电子显微镜，我们规避了这一挑战，这将使将来更容易确定类似复合物的结构。没有Warwick和Monash同事的共同专长，不可能阐明这些激素控制抗生素生产的分子基础。”

参考：“由细菌激素控制抗生素生产的分子基础”，作者：杉杉·周（Shanshan Zhou），侯赛因·布克亚（Hussain Bhukya），尼古拉斯·马莱特（Nicolas Malet），彼得·J·哈里森（Peter J. Harrison），教务长雷亚（Matthew De。 Song，Max J.Cryle，Lona M.Alkhalaf，VilmosFülöp，Gregory L.Challis和Christophe Corre，2021年2月3日，自然。
10.1038 / s41586-021-03195-x

这项研究得到了英国皇家研究会和生物技术与生物科学研究委员会（英国研究与创新的一部分）的支持。