PNAS雜志：開發(fā)新型抗菌化合物提供了新的線索和思路

很多感染人類機(jī)體的侵略性病原體都能夠在人類腸道的無氧環(huán)境中長期存活，這些病原體能夠獲得來自大量輔因子所提供的必需營養(yǎng)素鐵，尤其是血紅素，血液和肌肉的輔因子看起來是紅色的。日前一項(xiàng)刊登在雜志PNAS上的研究報(bào)告中，來自喬治亞州大學(xué)的研究人員通過研究闡明了一種關(guān)鍵酶類如何在氧氣缺失的情況下釋放鐵原子，揭示其中所涉及的機(jī)制或?yàn)楹笃陂_發(fā)新型抗菌化合物提供了新的線索和思路。

長期以來研究者們一直在研究病原體如何在好氧環(huán)境下通過降解血紅素途徑來獲取鐵元素，如今本文研究中研究者深入揭示了無氧環(huán)境中的細(xì)菌如何利用血紅素作為鐵的來源來得以生存的機(jī)制，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)對于深入研究病原體的致病性酶類，尤其是病原體對抗生素產(chǎn)生耐藥性的機(jī)制提供了新的線索和思路。



研究者William Lanzilotta說道，數(shù)十年來很多研究報(bào)告都分析了血紅素的降解機(jī)制，但研究者所進(jìn)行的每個(gè)單一通路zui終都需要分子氧氣來作為血紅素降解的協(xié)同底物，志賀氏菌、霍亂弧菌以及出血性大腸埃希氏菌都有著特殊的基因，在人類腸道的厭氧環(huán)境中，這些基因能使得這些細(xì)菌遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過健康的微生物菌群，而研究者的基礎(chǔ)性問題就是：這些細(xì)菌如何對血紅素進(jìn)行降解，并且在沒有分子氧氣存在的情況下如何釋放鐵的？

在人類機(jī)體中細(xì)菌能夠演變出多種酶類途徑來存活，如今研究者將研究范圍限定在了出血性大腸埃希氏菌的3個(gè)基因中，這三個(gè)基因的特性此前并未闡明，該研究是基于近年來在自由基SAM的化學(xué)研究，從進(jìn)化角度來看，自由基SAM是一種酶類超家族，這些酶類非常原始，在很長一段時(shí)間內(nèi)其能夠利用zui基礎(chǔ)的輔因子來發(fā)揮作用。自由基SAM酶類能夠利用自由基中間體在缺氧狀態(tài)下打開卟啉環(huán)，文章中研究者就描述了一種通過高度的活性自由基中間體所介導(dǎo)的C-C鍵破碎的機(jī)制。

這種自由基SAM酶類在所有的生命體中都存在，我們的機(jī)體能夠利用其來進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)體生物化學(xué)代謝過程，尤其是進(jìn)行骨質(zhì)形成的過程，由于具有化學(xué)多樣性，目前其有著廣泛的應(yīng)用前景，比如，其它的自由基SAM酶能夠參與新型化合物的生物合成，而這些化合物具有一定的抗菌及抗腫瘤特性。

調(diào)查這些酶類在血紅素降解過程中扮演的角色或?qū)椭_發(fā)新型策略來抵御病原性微生物的感染，尤其是一些對當(dāng)前抗生素療法產(chǎn)生耐受性的特殊病原體。zui后研究者Lanzilotta說道，靶向作用這些特殊酶類及其在缺氧狀態(tài)下的血紅素降解機(jī)制或可幫助我們后期開發(fā)新型的抗菌化合物來靶向作用侵略性的病原微生物。