2019年7月23日訊/生物谷BIOON/---細(xì)菌是生物分子世界的大廚；總的來(lái)說(shuō)，它們具有產(chǎn)生大量未知物質(zhì)的能力，其中的一些物質(zhì)可能具有治療作用或其他有用的特性。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校和伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員在尋找有用的天然產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種全新的細(xì)菌食譜。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年7月19日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Use of a scaffold peptide in the biosynthesis of amino acid–derived natural products”。

論文共同通訊作者、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校研究員Wilfred van der Donk說(shuō)道，“這些細(xì)菌中的酶進(jìn)行的反應(yīng)是令人難以置信的......當(dāng)我們首次觀察到它們時(shí)，我們摸不著頭腦。我們隨后必須煞費(fèi)苦心地證實(shí)我們認(rèn)為這些酶進(jìn)行的這些反應(yīng)確實(shí)發(fā)生了?！?/p>

van der Donk及其團(tuán)隊(duì)與加州大學(xué)洛杉磯分校生物化學(xué)與生理學(xué)教授Tamir Gonen進(jìn)行合作，證實(shí)了他們的發(fā)現(xiàn)。

van der Donk團(tuán)隊(duì)（包括論文第一作者Chi Ting）旨在通過(guò)探索基因組來(lái)發(fā)現(xiàn)新的天然產(chǎn)物，即由細(xì)菌產(chǎn)生的潛在有用物質(zhì)，這一策略稱為基因組挖掘（genome mining）。

van der Donk說(shuō)道，“基因組挖掘可以讓你開(kāi)始尋找你根本不知道它們會(huì)是什么的化合物。[我們的團(tuán)隊(duì)]的許多實(shí)驗(yàn)室都試圖通過(guò)基因組挖掘?qū)ふ倚碌目股?..你在尋找不尋常的東西，我們不知道它是如何制造出來(lái)的，然后你試著在一種友好的有機(jī)體中制造它?！?/p>

細(xì)胞使用稱為氨基酸的特殊化學(xué)成分來(lái)制造蛋白，而蛋白是生物的主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)部分子機(jī)器。蛋白是由20種不同類型的氨基酸組成的長(zhǎng)鏈；肽是較短的氨基酸鏈。一些類型的細(xì)菌天然產(chǎn)物是小肽經(jīng)過(guò)市場(chǎng)上銷售的化學(xué)物的修飾后而形成的。

蛋白和大多數(shù)肽由核糖體組裝而成，核糖體是細(xì)胞中的大型分子機(jī)器，就像是面包店里的糕點(diǎn)廚師一樣。根據(jù)基因中編寫的食譜，核糖體能夠?qū)⑷魏伟被嵝蛄羞B接在一起；核糖體是高效的和多功能的。其他的基于肽的天然產(chǎn)物是由一組特定的酶制造出來(lái)的，這些酶就像一個(gè)家庭烘焙師，背熟了自己最喜歡的食譜---這些酶并不遵循模板，而是不斷地創(chuàng)建相同類型的連接和修飾，從而僅產(chǎn)生一種天然產(chǎn)物。

van der Donk說(shuō)，“在天然產(chǎn)物的生物合成中，這兩種途徑都被用來(lái)制造天然產(chǎn)物。如今，我們偶然發(fā)現(xiàn)了一種同時(shí)具備這兩種途徑特征的新途徑?！?/p>

這些研究人員在研究感染植物的丁香假單胞菌（Pseudomonas syringae）的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)基因簇時(shí)取得了他們意想不到的發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)在這個(gè)基因簇中，一個(gè)基因攜帶核糖體用來(lái)制造肽的信息，而另一個(gè)基因編碼了一種可以在肽鏈上添加另一種氨基酸的酶。糕點(diǎn)廚師組裝面團(tuán)做面包，但要把它交給家庭面包師來(lái)完成制備工作。

van der Donk說(shuō)，“回想起來(lái)，這只是一種非常聰明的做事方式。有一種酶可以對(duì)一種事先存在的肽產(chǎn)生這種作用，這意味著如今......你可以將這種肽作為支架使用，僅需一次又一次地制造天然產(chǎn)物?！?/p>