來自嗜熱菌的新型強效抗菌劑

格羅寧根大學(xué)的微生物學(xué)家和他們的立陶宛同事發(fā)現(xiàn)了一種新的甘氨酸，一種附著糖基的小抗菌肽，由嗜熱菌產(chǎn)生，在相對較高的溫度下穩(wěn)定。他們還成功地將產(chǎn)生該糖蛋白所需的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中。這使得更容易生產(chǎn)和研究這種可能用于生物燃料生產(chǎn)的化合物。這些研究結(jié)果于3月7日在Nature Communications上發(fā)表。

抗生素耐藥性的上升促使人們尋找新的抗菌藥物。細菌素 - 細菌產(chǎn)生的肽毒素可抑制相似或相關(guān)細菌菌株的生長 - 是更傳統(tǒng)抗生素的替代品。細菌素也可用于保護由嗜熱細菌介導(dǎo)的高溫發(fā)酵。但這需要使用在較高溫度下穩(wěn)定的細菌素。

神秘

“這就是為什么我們有興趣發(fā)現(xiàn)從立陶宛油井上方的土壤中分離出的嗜熱桿菌Aeribacillus palladius似乎會產(chǎn)生一種抗菌肽，”格羅寧根大學(xué)分子生物學(xué)教授Oscar Kuipers說。到目前為止，該化合物的純化和鑒定尚未成功。因此，博士來自維爾紐斯大學(xué)的學(xué)生Arnoldas Kaunietis在Kuipers實驗室度過了將近兩年的時間來解開這個謎團。他是新論文的**作者。

通過使用由Kuipers小組的Anne de Jong和Auke van Heel開發(fā)的BAGEL4軟件分析立陶宛細菌的基因組信息，發(fā)現(xiàn)了負責產(chǎn)生細菌素的基因，最終的基因產(chǎn)物被命名為蒼白球菌。BAGEL4軟件搜索具有產(chǎn)生新型抗微生物劑的潛在能力的基因簇。

糖

抗微生物證明是一種甘氨酸，屬于一類翻譯后修飾的肽。這意味著在其產(chǎn)生后，將一個或多個官能團添加到肽中。在糖蛋白的情況下，該官能團是糖。“到目前為止，只知道其他五種甘氨酸，”奎伊斯說。

為了促進該肽的進一步研究和工程化，將負責產(chǎn)生蒼白球菌的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌BL21(DE3)細菌中。'基因的表達效果很好，這是一個真正的突破，因為很難直接在革蘭氏陰性細菌中從革蘭氏陽性細菌菌株中表達完整的抗菌基因簇，并使產(chǎn)物分泌出來。

生物燃料

在分離出蒼白球菌后，科學(xué)家們確認它具有高度的熱穩(wěn)定性，并且對特定的嗜熱菌具有極強的活性。此外，通過在BAGEL4中使用蒼白球菌生物合成基因的序列，在兩種不同的芽孢桿菌菌株中發(fā)現(xiàn)了兩種相似的肽。這些名為Hyp1和Hyp2的肽也在大腸桿菌菌株中成功表達。'這表明表達系統(tǒng)適用于各種甘氨酸;Kuipers說，它能夠在體內(nèi)生產(chǎn)它們。

蒼白球菌可用于高溫發(fā)酵，其用于生產(chǎn)生物燃料或化學(xué)結(jié)構(gòu)單元。較高的溫度使得更容易回收乙醇等揮發(fā)性產(chǎn)品，但也降低了常見細菌污染的風(fēng)險。然而，嗜熱細菌的污染是可能的。“蒼白球菌和Hyp1似乎都對嗜熱細菌和一些芽孢桿菌屬有活性，”Kuipers說。可能會有更多應(yīng)用：“嗜熱生物污染也是食品行業(yè)的一個問題。”