來自嗜熱菌的新型強(qiáng)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(duì)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(xì)菌素 - 細(xì)菌產(chǎn)生的肽毒素可抑制相似或相關(guān)細(xì)菌菌株的生長 - 是更傳統(tǒng)抗生素的替代品。細(xì)菌素也可用于保護(hù)由嗜熱細(xì)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(xì)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(huì)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(shí)驗(yàn)室度過了將近兩年的時(shí)間來解開這個(gè)謎團(tuán)。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(xì)菌的基因組信息，發(fā)現(xiàn)了負(fù)責(zé)產(chǎn)生細(xì)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(gè)或多個(gè)官能團(tuán)添加到肽中。在糖蛋白的情況下，該官能團(tuán)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(jìn)該肽的進(jìn)一步研究和工程化，將負(fù)責(zé)產(chǎn)生蒼白球菌的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌BL21(DE3)細(xì)菌中。'基因的表達(dá)效果很好，這是一個(gè)真正的突破，因?yàn)楹茈y直接在革蘭氏陰性細(xì)菌中從革蘭氏陽性細(xì)菌菌株中表達(dá)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(rèn)它具有高度的熱穩(wěn)定性，并且對(duì)特定的嗜熱菌具有極強(qiáng)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(dá)。'這表明表達(dá)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(xì)菌污染的風(fēng)險(xiǎn)。然而，嗜熱細(xì)菌的污染是可能的。“蒼白球菌和Hyp1似乎都對(duì)嗜熱細(xì)菌和一些芽孢桿菌屬有活性，”Kuipers說。可能會(huì)有更多應(yīng)用：“嗜熱生物污染也是食品行業(yè)的一個(gè)問題。”