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科学家设计面包酵母生产青霉素分子

2019-06-24 08:55:39 • 来源：

来自伦敦帝国理工学院的合成生物学家重新设计了酵母细胞，以制造非核糖体肽抗生素青霉素。在实验室实验中，他们能够证明这种酵母具有抗链球菌的抗菌特性。

科学家设计面包酵母生产青霉素分子

该研究的作者今天发表在Nature Communications杂志上，他们表示，他们的新方法证明了使用这种合成生物学作为发现新抗生素的途径的有效性。这可以开辟使用重新设计的酵母细胞从非核糖体肽家族开发新形式的抗生素和抗炎药物的可能性。

非核糖体肽通常由细菌和真菌产生，形成当今大多数抗生素的基础。制药公司长期以来一直试验非核糖体肽来制造常规抗生素。抗菌素耐药性的提高意味着需要使用基因工程技术从细菌和真菌中寻找新的抗生素。然而，对具有抗菌特性的野生动物和细菌进行基因工程改造具有挑战性，因为科学家们没有合适的工具，而且在实验室环境中难以生长，需要特殊条件。

另一方面，贝克酵母很容易进行基因工程改造。科学家可以简单地将细菌和真菌中的DNA插入酵母中进行实验，为抗生素生产研究提供可行的新宿主。酵母合成生物学方法的兴起将使研究人员能够制造和测试许多新的基因组合，从而产生全新的抗生素。

然而，作者热切地指出该研究仍处于早期阶段。虽然这种方法确实显示出前景，但迄今为止它们已经少量地产生非核糖体肽抗生素青霉素。需要做更多的研究，以确定它是否可以适应于寻找其他化合物并使生产达到商业上可行的数量。

来自伦敦帝国理工学院合成生物学中心的Tom Ellis博士解释说：“人类几千年来一直在试验酵母。从酿造啤酒到让我们的面包上升，以及最近用于制造抗疟疾药物等化合物酵母是许多过程背后的微观主力。

“抗药性超级细菌的兴起为我们寻找新的抗生素带来了真正的紧迫性。我们的实验表明，酵母可以被设计用于生产一种众所周知的抗生素。这开启了使用酵母探索尚未开发的宝藏的可能性。非核糖体肽家族中的大量化合物，用于开发新一代抗生素和抗炎药。“

以前，科学家已经证明他们可以重新设计一种不同的酵母来制造青霉素。然而，与作者在今天的研究中使用的面包酵母相比，这种酵母对遗传操作的理解还不是很好，因此不太适合使用合成生物学开发新的抗生素。

在他们的实验中，该团队使用来自丝状真菌的基因，非核糖体肽青霉素是天然来源的。这些基因通过两步生化反应过程使酵母细胞产生非核糖体肽青霉素。首先，细胞通过复杂反应制成非核糖体肽碱基 - “骨架”分子，然后通过一组进一步的真菌酶将其转化为活性抗生素。

在实验过程中，研究小组发现他们不需要从酵母细胞内提取青霉素分子。相反，细胞将分子直接排出到它所处的溶液中。这意味着团队只需将溶液添加到含有链球菌的培养皿中即可观察其有效性。将来，这种方法可以大大简化分子测试和制造过程。

来自伦敦帝国理工学院生物工程系的共同作者阿里·阿万博士解释说：“真菌已经有数百万年的时间来发展生产杀菌杀菌剂青霉素的能力。我们的科学家们只是在这种背景下使用酵母进行治疗。少数几年，但现在我们已经制定了诱导酵母生产青霉素的蓝图，我们相信我们可以进一步完善这种方法，以便在未来创造出新的药物。

“我们相信酵母可能成为未来的新型迷你工厂，帮助我们在非核糖体肽家族中试验新化合物，以开发抵抗抗菌素耐药性的药物。”

该团队目前正在寻找新的资金来源和新的工业合作者，以使他们的研究更上一层楼。

埃利斯博士补充道：“青霉素首先是由圣玛丽医院医学院的亚历山大·弗莱明爵士发现的，该医学院现在是帝国医学院的一部分。他还在发现抗生素耐药性后不久就预测了抗生素耐药性的上升。我们希望，以某种小的方式，以他的遗产为基础，与业界和学术界合作，利用合成生物技术开发下一代抗生素。“

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