来自嗜热菌的新型强效抗菌剂

格罗宁根大学的微生物学家和他们的立陶宛同事发现了一种新的甘氨酸,一种附着糖基的小抗菌肽,由嗜热菌产生,在相对较高的温度下稳定。他们还成功地将产生该糖蛋白所需的基因转移到大肠杆菌中。这使得更容易生产和研究这种可能用于生物燃料生产的化合物。这些研究结果于3月7日在Nature Communications上发表。

抗生素耐药性的上升促使人们寻找新的抗菌药物。细菌素 - 细菌产生的肽毒素可抑制相似或相关细菌菌株的生长 - 是更传统抗生素的替代品。细菌素也可用于保护由嗜热细菌介导的高温发酵。但这需要使用在较高温度下稳定的细菌素。

神秘

“这就是为什么我们有兴趣发现从立陶宛油井上方的土壤中分离出的嗜热杆菌Aeribacillus palladius似乎会产生一种抗菌肽,”格罗宁根大学分子生物学教授Oscar Kuipers说。到目前为止,该化合物的纯化和鉴定尚未成功。因此,博士来自维尔纽斯大学的学生Arnoldas Kaunietis在Kuipers实验室度过了将近两年的时间来解开这个谜团。他是新论文的第一作者。

通过使用由Kuipers小组的Anne de Jong和Auke van Heel开发的BAGEL4软件分析立陶宛细菌的基因组信息,发现了负责产生细菌素的基因,最终的基因产物被命名为苍白球菌。BAGEL4软件搜索具有产生新型抗微生物剂的潜在能力的基因簇。

抗微生物证明是一种甘氨酸,属于一类翻译后修饰的肽。这意味着在其产生后,将一个或多个官能团添加到肽中。在糖蛋白的情况下,该官能团是糖。“到目前为止,只知道其他五种甘氨酸,”奎伊斯说。

为了促进该肽的进一步研究和工程化,将负责产生苍白球菌的基因转移到大肠杆菌BL21(DE3)细菌中。'基因的表达效果很好,这是一个真正的突破,因为很难直接在革兰氏阴性细菌中从革兰氏阳性细菌菌株中表达完整的抗菌基因簇,并使产物分泌出来。

生物燃料

在分离出苍白球菌后,科学家们确认它具有高度的热稳定性,并且对特定的嗜热菌具有极强的活性。此外,通过在BAGEL4中使用苍白球菌生物合成基因的序列,在两种不同的芽孢杆菌菌株中发现了两种相似的肽。这些名为Hyp1和Hyp2的肽也在大肠杆菌菌株中成功表达。'这表明表达系统适用于各种甘氨酸;Kuipers说,它能够在体内生产它们。

苍白球菌可用于高温发酵,其用于生产生物燃料或化学结构单元。较高的温度使得更容易回收乙醇等挥发性产品,但也降低了常见细菌污染的风险。然而,嗜热细菌的污染是可能的。“苍白球菌和Hyp1似乎都对嗜热细菌和一些芽孢杆菌属有活性,”Kuipers说。可能会有更多应用:“嗜热生物污染也是食品行业的一个问题。”