化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   生物医药资讯   >  揭秘微生物药物生产流水线
揭秘微生物药物生产流水线
2014-06-26 17:10:04来源:元素商城

化工资讯网整理编辑:近日,密歇根大学的科学人员获得了第一张抗生素和其他药物的微生物自然生成的内部“流水线”的三维快照。在知道了这一分子工厂内部的完整运动和结构之后,研究人员在设计出微生物装配流水线来生成具有高医学价值的新药方面取得了巨大的突破。

在发表于6月18日《自然》(Nature)杂志上的两篇研究论文中,来自生命科学研究院的Georgios Skiniotis、David Sherman和Janet Smith以及化学系的Kristina Håkansson,描绘了在装配过程中生成聚酮化合物的一种关键酶的结构。聚酮化合物是一类广泛多样的生物活性化合物,其中包含广泛用于临床的一些最重要的抗生素、抗真菌药、癌症化疗药物和免疫调节剂。

“最终,了解聚酮化合物生成的细节可以让我们成功设计和操控一些系统,生成具有高药用价值的新产物,”两篇论文的通讯作者、结构生物学家Skiniotis说。

根据美国疾病控制和预防中心的统计,在美国每年至少有200万人感染抗生素耐药细菌,超过2.3万人因此丧命。用现有的抗生素无法成功治疗一些感染并发症导致了更多的死亡。

Sherman 说:“抗生素耐药的威胁在持续地增长,我们迫切需要新的药物。现在,我们可以看到这一机器的运作机制,我们可以了解以往尝试操控这些天然工厂来制造药物失败的原因,以及我们如何能够做的更好。”“当前所使用的药物近三分之二为部分或完全来自于自然原料。然而微生物利用来生成这些药物的自然过程却一直是一个‘黑匣子’,”结构生物学家Smith说。她说:“我们知道有一些东西进去,有一些东西生成,但我们却不知道里面发生了什么。现在我们知道了,获得这张关于微生物如何生成化合物的蓝图意味着:我们现在可以开始重新设计工厂来制造出生成新的更好的药物所需的化合物。”

这一聚酮合酶(PKS)来自一种陆生细菌:委内瑞拉链球菌(Streptomyces venezuelae)。这种链球菌能够生成广泛处方抗生素红霉素的前体——苦霉素(pikromycin)。发表在Nature论文中的这些结构描述了生成苦霉素的6轮生物装配流水线过程中第5轮的一些酶步骤。

加州大学圣地亚哥分校Pieter Dorrestein说:“数十年来科学界一直在等待揭示这一结构,该研究小组实现了这一壮举。”“传统的方法无法系统地开发出新的化学实体,现在可以充分详细地了解这些系统使得合理的设计操控变为可能。这项研究工作是朝着实现这一目标的一个里程碑,”Dorrestein说。

结构并非科学家们所预期。

Smith 说:“让我们惊讶的是,一种叫做酰基载体蛋白(ACP)的微小蛋白,在PKS工厂中照顺序移动到了不同的位点,添加其他的化学元件——每一步都是由前一步它所获得的货物所决定。了解ACP的作用从根本上改变了我们对于整体结构和过程的理解。”作为X-射线晶体学专家,Smith非常感兴趣,她说:“这些机器在完成如此酷的化学,它们时怎么做到的?是所有的部件一起协同运作吗?我真的想看看这些。”

这一研究工作起始于Sherman的实验室,这名生物有机化学和药物化学家从事微生物研究,其目的是寻找新的药物,他在上世纪90年代最初是研究微生物合成抗生素。他说:“我对了解这些生成药物的分子机器感兴趣。有太多的模型被提出,存在的争论和分歧很多,但证据却很少。在这15年里,我们设法确定了这一不同寻常的生化装配线的一些基本生物化学特征,但直到现在我们仍无法抓住高分辨率特征。”

为使研究发现成为可能,低温电子显微镜(cryo-EM)成像技术极为重要,科学人员已经获得了ACP蛋白的完整结构,而这种蛋白是构建化学终产物的重要因素,科学人员还获得了这种蛋白改变与运动的第一张图像。“主要出于该酶的大小和灵活性,我们没有报太大期望。但是最终当我们阐明它时,我们能够取得很大的进步与突破,”Skiniotis说。

揭秘微生物药物生产流水线

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 微生物  
相关阅读:
●  螺旋藻的功效作用是什么,怎么吃
化学词典告诉你螺旋藻的功效作用以及应该怎么吃。螺旋藻是一类低等生物,原核生物,由单细胞或多细胞组成的丝状体,体长200-500μm,宽5-10μm,圆柱形,呈疏松或紧密的有规则的螺旋旋形弯曲,形如钟表发条,故而得名。具有减轻癌症放疗、化疗的毒副反应,提高免疫功能,降低血脂等功效。 螺旋藻的功效作用1.抗辐射损伤作用:放射照射前、后给小鼠口服螺旋藻,均能提高小鼠存活率。2.抗菌作用:钝顶螺......
●  放线菌属简介及其临床致病性
化工资讯网(www.b2star.com)本文是介绍放线菌属(Actinomyces Harz 1877,485)的文章。放线菌属为放线菌目放线菌科,主要包括牛型放线菌、龋齿放线菌、衣氏放线菌、内斯兰德氏放线菌和粘性放线菌五个种。 放线菌为革兰氏阳性细菌,不抗酸,不形成孢子且不运动,带有真正分枝丝状体,无芽孢、无荚膜、无鞭毛,多数厌氧,有一个种有氧生长良好。普通为类白喉杆菌状或分枝杆状体。......
●  德国科学家发现“超级细菌”的耐药性基因可遗传
元素百科为您介绍:德国科学家日前发布的一项研究成果显示,让细菌具有耐药性的基因不仅能够跨越不同物种传播,还能通过接触染色体而遗传。 “超级细菌”抗药性强以某些大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌已对多种抗生素具有耐药性。目前,多粘菌素是对抗耐药性细菌的最后一道防线,但是一个名为MCR-1的基因会让细菌对多粘菌素也产生耐药性,变成“超级细菌”,使相关疾病的治疗更加困难。 2015年11月,中国首次......

您确定要从购物车中移除吗???