PNAS：重磅！科學(xué)家在細(xì)菌基因組中發(fā)現(xiàn)抗癌藥物的“藍(lán)圖”

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-12-14 10:21:00【大中小】

近日，一篇刊登在國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報(bào)告中，來自美國斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）的研究人員通過研究表示，他們此前發(fā)現(xiàn)能夠殺滅前列腺癌細(xì)胞的化合物L(fēng)NM E1或許能通過通過“挖掘”儲存在細(xì)菌基因組中的信息，促進(jìn)LNM分子家族更接近于研究人員進(jìn)行相關(guān)的臨床試驗(yàn)，相關(guān)研究表明，隱藏的基因或許能幫助科學(xué)家們開發(fā)新型有效的靶向抗癌化合物。

細(xì)菌基因組
圖片來源：www.learning-mind.com

Leinamycin家族（LNM）是一類成為自然產(chǎn)物的化合物，其是生活在土壤中的細(xì)菌所產(chǎn)生的，截至目前為止，研究人員Ben Shen及其同事僅知道一種LNM家族成員，即化合物L(fēng)NM，通過對細(xì)菌的基因組進(jìn)行編輯，研究人員開發(fā)出了化合物L(fēng)NM E1，早在2015年，研究人員就發(fā)現(xiàn)，化合物L(fēng)NM E1能同前列腺癌細(xì)胞中的活性氧分子產(chǎn)生反應(yīng)，誘發(fā)癌細(xì)胞死亡。

研究者Shen說道，我們都知道化合物L(fēng)NM E1非常有用，但還需要做出許多變化來優(yōu)化動(dòng)物模型的有效性；但不幸的是，合成LNM E1來制造其類似物似乎具有一定的挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@種化合物具有極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。那么缺少類似物，研究者就想需要向自然求助了，很幸運(yùn)，研究者擁有一個(gè)由純粹天然產(chǎn)物組成的文庫，其中含有從全球各地收集并進(jìn)行篩選的一些菌株和化合物。

通過將文庫和公共數(shù)據(jù)庫進(jìn)行結(jié)合，研究人員發(fā)現(xiàn)了49株細(xì)菌都攜帶有能編碼LNM家族蛋白的基因，隨后研究者利用生物信息學(xué)的方法，并在實(shí)驗(yàn)室中分離到了多種新發(fā)現(xiàn)的LNM化合物，從而就對上述說法進(jìn)行了證實(shí)。基于本文研究結(jié)果，如今研究人員了解了LNMs結(jié)構(gòu)的多樣性，他們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌會(huì)進(jìn)化出很多LNMs，這些LNMs會(huì)攜帶相同特性，但也會(huì)出現(xiàn)一些小的改變，比如核心支架基本原件在原子水平上的差異，因此研究人員也能夠制造出一些有效抵御癌細(xì)胞的LNMs，下一步他們希望能夠闡明LNM與癌細(xì)胞之間的相互作用機(jī)制。

這一研究發(fā)現(xiàn)也揭示了科學(xué)家們在發(fā)現(xiàn)天然候選藥物上的重大轉(zhuǎn)變，很長一段時(shí)間，科學(xué)家們不得不鋪開一張大網(wǎng)來發(fā)現(xiàn)潛在的藥物成分，包括從動(dòng)物、植物、細(xì)菌和真菌中等等；隨著更多全基因組驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，未來科學(xué)家們將能夠更加有效地發(fā)現(xiàn)藥物的潛在來源，同時(shí)深挖細(xì)菌基因組來尋找制造LNMs的法則。

最后研究者Shen說道，未來我們將能利用先進(jìn)技術(shù)來快速鑒別這些類型天然產(chǎn)物的來源，這或?qū)λ幬锏牧魉€生產(chǎn)帶來巨大的影響。

文章來源

Guohui Pan, Zhengren Xu, Zhikai Guo, et al. Discovery of the leinamycin family of natural products by mining actinobacterial genomes. PNAS (2017). doi:10.1073/pnas.1716245115