普林斯顿大学 新发现的小分子链菌素的结构
信用:利亚·布欣
普林斯顿大学化学系的研究人员在人类微生物群中发现了一种新的细菌分子，这种分子具有追踪并杀死同类细菌的不良倾向
它被命名为链囊素，是第一个被发现具有自相残杀活性的小分子
塞义德萨亚姆多斯特实验室的发现在《美国化学学会杂志》(JACS)上有详细报道
这项研究描述了一个名副其实的大海捞针，在这个过程中链球菌素被定位在“检测的边缘”
“它的产量如此之少，如此难以追踪，以至于研究人员只能通过复杂的因素相互作用才能得出结果
他们使用了一种聪明的生物信息搜索策略，该策略是几年前由塞义德萨亚姆多斯特实验室的六年级研究生利亚·布辛发明的
这种“基因组优先”的方法允许他们筛选分子的两个关键特征:群体行为(从而揭露自相残杀)和结构或拓扑新颖性
研究人员随后使用先进的质谱技术将信号从噪音中分离出来，经过几个月的搜索，在找到受欢迎的化合物之前，对培养物提取物进行了1000倍的操作和浓缩
在另一种细菌中发现了该隐-亚伯行为，其中酶或大蛋白质提供自相残杀的活性，但在小分子中从未发现过
行为的目的没有被完全理解
研究人员认为，兄弟相残可以通过增强兄弟群体的基因构成来促进进化
“这太疯狂了，我也很惊讶
这种生物活性是我们从未预料到的，”化学副教授和分子生物学相关系的穆罕默德·赛义德·萨亚阿姆多斯说
“但微生物就是这样生活的——没有道德可言
这只是原始生存
“自相残杀对这个物种的健康和力量都有好处，”他补充道
“这是这种细菌产生多样基因组成的一种方式，因此它可以增加在遇到任何挑战或条件下生存的机会
" 基因组测序的帮助 实验室的研究打开了一扇新的窗户，让人们了解大量未经探索的微生物群，这是生活在哺乳动物体内的微生物的集合，可能对所有哺乳动物的健康起着重要作用
微生物群如此未知，以至于它被描述为一个像月球表面或海底一样奇特的前沿
发现链球菌素的普林斯顿大学化学系实验室成员:利亚·布欣、穆罕默德·赛义德·萨亚阿姆多斯特和布雷特·卡温顿
信用:C
托德·雷沙特 像普林斯顿实验室的天然产品化学家试图发现和理解微生物用来与环境相互作用的分子
这些相互作用使它们能够一起工作，获取食物，竞争，甚至互相残杀
科学家然后利用这些信息来产生抗生素和抗病毒药物的药物线索；事实上，我们临床使用的70%的抗生素都来自这些来源
“自然产品研究可能真的令人沮丧，因为运气起着重要的作用
在某种程度上，这有点像钓鱼，”布欣说，他是本周在JACS发表的论文《链囊素的发现和生物合成》的主要作者，链囊素是一种具有由人类微生物群中共生细菌编码的替代拓扑结构的囊肽
“经过几个月的搜索，你认为你找到了一个热门，然后你就开始了描述它的过程——它是新的吗？已知吗？如果不是，你必须从第一步开始
但是当你发现像链霉素这样的新东西时，肾上腺素的激增是不可思议的
这就是为什么你要经历几个月的艰苦工作
作为一名科学家，这绝对是我每天进入实验室的原因
" 质谱传递 即使有了新的搜索方法和极其敏感的仪器，链球菌素也很难从活的培养物中识别出来；其浓度在微微摩尔范围内测量
在对生物合成酶进行生物信息学预测和表征后，塞耶达亚姆多斯特实验室的博士后研究员布雷特·卡温顿成功地在细菌培养物提取物中找到了该分子
他“在它喜欢的培养基中”培养这种生物，并使用巧妙的质谱策略来定位他正在寻找的化学指纹
“我们在链球菌素方面的问题是，在实验室培养中，它根本不能很好地产生
我们有一个非常灵敏的仪器，但在噪音中几乎察觉不到，”卡温顿说
“几个月来，我一直在观察事物，问它们是噪音还是真实的？ “这是自然产品化学的过山车，”科温顿补充道
“如果我们有一个稍差一点的仪器，我们就不会发现它
如果我们不集中注意力，我们就不会找到它
如果我们没有正确的方法类型，我们就不会看到它
你必须确切地知道你在寻找什么，你必须寻找很长一段时间
" 布欣说:“我真的相信布雷特是世界上少数几个能够完成这项任务的人之一
" 链球菌素的性质和行为还没有搞清楚:它在微生物群中的作用是什么？为什么是自相残杀的行为？而从布什因的搜索算法预测的600多种天然产物中，还剩下什么发现呢？这些将成为塞义德萨亚姆多斯特实验室未来研究项目的基础
“这项工作可以支持多个这样的项目，”赛义德萨亚姆多斯特说
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