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重磅!科学家成功对面包酵母进行改造使其产生青霉素分子
合肥918博天堂生物科技有限责任公司 / 2017-05-08

近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自帝国理工学院的研究人员通过研究成功对酵母细胞再改造使其能够制造产生非核糖体类的肽类抗生素—青霉素,在实验室研究中,研究者发现,这种酵母具有能够抵御链球菌属细菌的抗菌特性。这种新方法或许能够帮助研究人员有效利用合成生物学的方法来开发新型抗生素,同时研究者也有望对酵母细胞进行工程化改造从非核糖体的肽类家族中开发出新型抗生素和抗炎药物。

非核糖体肽类通常能够通过细菌和真菌产生,其是当今大部分抗生素形成的基础,长期以来很多制药公司一直尝试利用非核糖体肽类来制造常规的抗生素,近年来,抗生素耐药性的不断产生迫使研究人员就需要利用遗传工程化的技术来通过细菌和真菌寻找一系列新型抗生素,然而对可能具有抗菌特性的多种外来真菌和细菌进行遗传工程化操作对研究者而言非常具有挑战性,因为科学家们并没有合适的工具来进行操作,而且也很难在实验室中对这些细菌和真菌进行培养。

从另外一方面来讲,面包酵母很容易被遗传工程化操作,这样研究者们就能够很容易地将来自细菌和真菌的DNA插入到酵母中来进行相关实验,为开发新型抗生素提供新的机会。用于研究酵母菌的合成生物学方法能够让科学家制造并且检测多种新型的基因组合,从而产生一系列新型的抗生素。此前研究人员通过研究对一种不同的酵母菌进行工程化改造使其产生青霉素,然而相比面包酵母而言,这类酵母并不适合进行相应的遗传操作,因此研究人员就很难利用合成生物学的方法来开发新型抗生素。

这项研究中,研究者对丝状真菌的基因进行研究,丝状真菌能够天然产生非核糖体肽类青霉素,这些基因能够通过两步生化反应过程促进酵母细胞产生非核糖体肽类的青霉素;首先酵母细胞能够通过复杂的反应制造非核糖体肽类基础,其次经过一系列真菌酶类的修饰后才能够转化成为有活性的抗生素。研究人员还发现,他们并不需要从酵母细胞中提取出青霉素分子,相反这些酵母细胞会直接将青霉素分子排出到其所含的溶液中,这就意味着研究者必须将溶液添加到含有链球菌属细菌的培养皿中来观察所产生的抗生素的作用效力,未来这种方法就能够简化分子的检测以及加工过程。

研究者Ali Awan博士表示,真菌经历了数百万年的进化产生出了能够抵御细菌的青霉素,研究人员对真菌也进行了很多年的研究了,目前我们开发出了一种新型策略来诱发酵母细胞制造青霉素,我们希望未来能够对这种方法进行更为细致地改造来产生新型抗生素帮助治疗人类疾病。未来酵母细胞或许能够作为作为一种新型的“迷你工厂”帮助开发有效抵御细菌耐药性的抗生素疗法。

最后研究者Ellis补充道,英国医生亚历山大—弗莱明(Alexander Fleming)第一个发现了青霉素,同时他也预测道未来抗生素耐药性可能会不断产生;我们希望在未来研究中能够同更多科学家们进行联合研究,利用合成生物学技术开发治疗人类疾病且抵抗细菌耐药性的新一代抗生素。