重磅！科學家成功對面包酵母進行改造使其產(chǎn)生青霉素分子

      近日，一項刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自帝國理工學院的研究人員通過研究成功對酵母細胞再改造使其能夠制造產(chǎn)生非核糖體類的肽類抗生素—青霉素，在實驗室研究中，研究者發(fā)現(xiàn)，這種酵母具有能夠抵御鏈球菌屬細菌的抗菌特性。這種新方法或許能夠幫助研究人員有效利用合成生物學的方法來開發(fā)新型抗生素，同時研究者也有望對酵母細胞進行工程化改造從非核糖體的肽類家族中開發(fā)出新型抗生素和抗炎藥物。

     非核糖體肽類通常能夠通過細菌和真菌產(chǎn)生，其是當今大部分抗生素形成的基礎，長期以來很多制藥公司一直嘗試利用非核糖體肽類來制造常規(guī)的抗生素，近年來，抗生素耐藥性的不斷產(chǎn)生迫使研究人員就需要利用遺傳工程化的技術來通過細菌和真菌尋找一系列新型抗生素，然而對可能具有抗菌特性的多種外來真菌和細菌進行遺傳工程化操作對研究者而言非常具有挑戰(zhàn)性，因為科學家們并沒有合適的工具來進行操作，而且也很難在實驗室中對這些細菌和真菌進行培養(yǎng)。

     從另外一方面來講，面包酵母很容易被遺傳工程化操作，這樣研究者們就能夠很容易地將來自細菌和真菌的DNA插入到酵母中來進行相關實驗，為開發(fā)新型抗生素提供新的機會。用于研究酵母菌的合成生物學方法能夠讓科學家制造并且檢測多種新型的基因組合，從而產(chǎn)生一系列新型的抗生素。此前研究人員通過研究對一種不同的酵母菌進行工程化改造使其產(chǎn)生青霉素，然而相比面包酵母而言，這類酵母并不適合進行相應的遺傳操作，因此研究人員就很難利用合成生物學的方法來開發(fā)新型抗生素。

    這項研究中，研究者對絲狀真菌的基因進行研究，絲狀真菌能夠天然產(chǎn)生非核糖體肽類青霉素，這些基因能夠通過兩步生化反應過程促進酵母細胞產(chǎn)生非核糖體肽類的青霉素；首先酵母細胞能夠通過復雜的反應制造非核糖體肽類基礎，其次經(jīng)過一系列真菌酶類的修飾后才能夠轉化成為有活性的抗生素。研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們并不需要從酵母細胞中提取出青霉素分子，相反這些酵母細胞會直接將青霉素分子排出到其所含的溶液中，這就意味著研究者必須將溶液添加到含有鏈球菌屬細菌的培養(yǎng)皿中來觀察所產(chǎn)生的抗生素的作用效力，未來這種方法就能夠簡化分子的檢測以及加工過程。

    研究者Ali Awan博士表示，真菌經(jīng)歷了數(shù)百萬年的進化產(chǎn)生出了能夠抵御細菌的青霉素，研究人員對真菌也進行了很多年的研究了，目前我們開發(fā)出了一種新型策略來誘發(fā)酵母細胞制造青霉素，我們希望未來能夠對這種方法進行更為細致地改造來產(chǎn)生新型抗生素幫助治療人類疾病。未來酵母細胞或許能夠作為作為一種新型的“迷你工廠”幫助開發(fā)有效抵御細菌耐藥性的抗生素療法。

    最后研究者Ellis補充道，英國醫(yī)生亞歷山大—弗萊明(Alexander Fleming)第一個發(fā)現(xiàn)了青霉素，同時他也預測道未來抗生素耐藥性可能會不斷產(chǎn)生；我們希望在未來研究中能夠同更多科學家們進行聯(lián)合研究，利用合成生物學技術開發(fā)治療人類疾病且抵抗細菌耐藥性的新一代抗生素。