美國伊利諾伊大學(xué)的科研人員對天然抗生素的研究取得重大突破。他們揭示了脫水酶對縮氨酸的改變過程，從而為上千種具有醫(yī)用價值的類似分子的研究找到了新路徑。該研究zui近刊登在《自然》雜志上。

伊利諾伊大學(xué)的團(tuán)隊研究了許多具有抗生素性質(zhì)的化合物，其中zui有名的是乳酸鏈球菌。研究發(fā)現(xiàn)，對乳酸鏈球菌來說，脫水酶讓該抗生素具有了zui終的三維形狀。領(lǐng)導(dǎo)這一研究的該校化學(xué)系教授威爾·弗雷德說，這是把縮氨酸轉(zhuǎn)化成五環(huán)結(jié)構(gòu)的*步。

科研人員發(fā)現(xiàn)脫水酶主要做兩件事：一是給乳酸鏈球菌肽提供谷氨酸，二是清除谷氨酸。一種酶能完成兩個*不同的活動，是因?yàn)檫@種酶與乳鏈菌肽在兩個方面起作用：脫水酶迅速抓住一部分縮氨酸，并在剩下的部分輔助建立五環(huán)結(jié)構(gòu)。

“乳鏈菌肽前體的一部分被牢牢抓住，另一部分則很靈活。靈活的部分實(shí)際上是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的地方。”另一名研究員、生化學(xué)教授奈爾說。

這一五環(huán)結(jié)構(gòu)對于乳酸鏈球菌的抗生素功能至關(guān)重要：其中的兩個可以攻擊細(xì)菌的細(xì)胞壁，剩下的三個會在細(xì)菌的細(xì)胞膜上打孔。該手段特別有效，會讓細(xì)菌對抗生素更加難以抵抗。

乳酸鏈球菌是牛奶里的天然成分，也可在實(shí)驗(yàn)室合成，在食品添加劑中用作防腐劑。上世紀(jì)60年代，乳酸鏈球菌開始被用來消滅食源性的病原體。

研究人員早已知道乳酸鏈球菌的基因序列，并能以此合成縮氨酸，但縮氨酸會在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生變化，從而形成zui終的結(jié)構(gòu)和功能。研究發(fā)現(xiàn)，脫水酶參與了縮氨酸的改變，但是科學(xué)家之前不知道具體過程，這也阻礙了許多類似化合物的研究。威爾弗雷德說，這些化合物本可以在抗擊食源性疾病或危險的微生物傳染病方面發(fā)揮重要作用。

威爾弗雷德實(shí)驗(yàn)室的一名研究生奧爾特加還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA會提供谷氨酸，可以有助于脫水酶對乳酸鏈球菌進(jìn)行定型。

“這項研究中，我們回答了人們存在的疑惑，即化學(xué)層面的脫水是怎么發(fā)生的。”威爾弗雷德說，“這的確照亮了一片新天地。現(xiàn)在，我們和其他實(shí)驗(yàn)室可以做許多之前難以進(jìn)行的研究了。”

原文檢索：

Manuel A. Ortega, Yue Hao, Qi Zhang, Mark C. Walker, Wilfred A. van der Donk & Satish K. Nair. Structure and mechanism of the tRNA-dependent lantibiotic dehydratase NisB. Nature, 26 October 2014; doi:10.1038/nature13888