PNAS：重磅！科学家在细菌基因组中发现抗癌药物的“蓝图”

2017-12-16 佚名 “细胞”微信号

近日，一篇刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中，来自美国斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）的研究人员通过研究表示，他们此前发现能够杀灭前列腺癌细胞的化合物LNM E1或许能通过通过“挖掘”储存在细菌基因组中的信息，促进LNM分子家族更接近于研究人员进行相关的临床试验，相关研究表明，隐藏的基因或许能帮助科学家们开发新型有效的靶向抗癌化合物。

近日，一篇刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中，来自美国斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）的研究人员通过研究表示，他们此前发现能够杀灭前列腺癌细胞的化合物LNM E1或许能通过通过“挖掘”储存在细菌基因组中的信息，促进LNM分子家族更接近于研究人员进行相关的临床试验，相关研究表明，隐藏的基因或许能帮助科学家们开发新型有效的靶向抗癌化合物。

Leinamycin家族（LNM）是一类成为自然产物的化合物，其是生活在土壤中的细菌所产生的，截至目前为止，研究人员Ben Shen及其同事仅知道一种LNM家族成员，即化合物LNM，通过对细菌的基因组进行编辑，研究人员开发出了化合物LNM E1，早在2015年，研究人员就发现，化合物LNM E1能同前列腺癌细胞中的活性氧分子产生反应，诱发癌细胞死亡。

研究者Shen说道，我们都知道化合物LNM E1非常有用，但还需要做出许多变化来优化动物模型的有效性；但不幸的是，合成LNM E1来制造其类似物似乎具有一定的挑战性，因为这种化合物具有极其复杂的结构。那么缺少类似物，研究者就想需要向自然求助了，很幸运，研究者拥有一个由纯粹天然产物组成的文库，其中含有从全球各地收集并进行筛选的一些菌株和化合物。

通过将文库和公共数据库进行结合，研究人员发现了49株细菌都携带有能编码LNM家族蛋白的基因，随后研究者利用生物信息学的方法，并在实验室中分离到了多种新发现的LNM化合物，从而就对上述说法进行了证实。基于本文研究结果，如今研究人员了解了LNMs结构的多样性，他们发现，细菌会进化出很多LNMs，这些LNMs会携带相同特性，但也会出现一些小的改变，比如核心支架基本原件在原子水平上的差异，因此研究人员也能够制造出一些有效抵御癌细胞的LNMs，下一步他们希望能够阐明LNM与癌细胞之间的相互作用机制。

这一研究发现也揭示了科学家们在发现天然候选药物上的重大转变，很长一段时间，科学家们不得不铺开一张大网来发现潜在的药物成分，包括从动物、植物、细菌和真菌中等等；随着更多全基因组驱动技术的应用，未来科学家们将能够更加有效地发现药物的潜在来源，同时深挖细菌基因组来寻找制造LNMs的法则。

最后研究者Shen说道，未来我们将能利用先进技术来快速鉴别这些类型天然产物的来源，这或将对药物的流水线生产带来巨大的影响。

原始出处：

Pan G，et al.，Discovery of the leinamycin family of natural products by mining actinobacterial genomes.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Dec 11. pii： 201716245.

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