許多藥物的活性劑是天然產物,因此被稱為是因為通常只有微生物才能產生復雜的結構。類似于工廠的生產線,大型酶復合物將這些活性劑分子組合在一起。慕尼黑工業大學(TUM)和法蘭克福歌德大學的一個團隊現已成功研究了其中一個分子工廠的基本機理。

細菌是如何積累天然產物的

許多重要的藥物(例如抗生素或抗癌活性劑)是天然產物,由微生物(例如細菌或真菌)積累而成。在實驗室中,這些天然產物通常根本無法生產,或者只能費勁地生產。大量此類化合物的起點是聚酮化合物,聚酮化合物是碳鏈,其中每隔一個原子與氧原子有一個雙鍵。

在諸如光生光桿菌的細菌細胞中,它們是借助聚酮化合物合酶(PKS)產生的。為了逐步建立所需的分子,在PKS II型系統的第一階段中,四種蛋白質共同組成了“團隊”。

在第二階段,然后將它們通過其他酶修飾成所需的天然產物。以這種方式產生的細菌天然產物的實例尤其是臨床使用的四環素抗生素或抗癌藥阿霉素。

跨學科合作

盡管對許多活性劑已經對第二階段的修飾步驟進行了充分的研究,但到目前為止,幾乎沒有任何關于這些分子工廠的第一階段的一般功能的見解,在這些分子工廠中,高反應性聚酮化合物中間產物與酶復合物結合并加以保護,使其不會自發反應。

慕尼黑工業大學生物化學教授Michael Groll與法蘭克福歌德大學分子生物技術教授Helge Bode的工作組之間的合作結果彌合了這種差距,這些工作發表在著名的科學雜志上自然化學。

研究結果啟發了活性劑的新合成

“在這項工作的背景下,我們首次能夠借助X射線結構分析來分析II型聚酮化合物合酶的不同伴侶蛋白的復合物,并且現在詳細了解了完整的催化循環,” Michael Groll解釋。

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標簽: 細菌 天然產物