在赫伯特·沃特海姆佛罗里达大学斯克里普斯生物医学创新与技术研究所的数千种自然标本中，几个易碎的小瓶里藏着一些意想不到的东西，但可能非常有用。

由化学家Ben Shen博士领导的团队在《自然化学生物学》杂志上撰文，描述了两种新酶的发现，它们具有独特的有用特性，可以帮助对抗包括癌症在内的人类疾病。上周发表的这一发现为研究和制造复杂的天然化学物质(包括那些可能成为药物的化学物质)提供了可能更简单的方法。

该研究所天然产物发现中心的负责人沉说，细菌化学物质对药物发现历史的贡献是显着的，该中心是世界上最大的微生物天然产物收藏中心之一。

“很少有人意识到，市场上 FDA 批准的抗生素和抗癌药物中有近一半是天然产品或受天然产品启发，”沉说。“大自然是制造这些复杂天然产品的最佳化学家。我们正在应用现代基因组技术和计算工具来了解其令人着迷的化学和酶学，这正在以前所未有的速度取得进展。这些酶是最新的令人兴奋的例子。”

研究小组发现的酶有一个描述性的名字，尽管这个名字不太实用。它们被称为“无辅因子加氧酶”。这意味着细菌酶从空气中吸收氧气并将其融入新的化合物中，而不需要典型的金属或其他辅助因子来引发必要的化学反应。

这种合成防御物质的新方法将赋予生物体生存优势，使生物体能够抵御感染或入侵者。该论文的第一作者、博士后研究员 Chun Gui 博士和 Edward Kalkreuter 博士表示，由于酶对于化学家来说就像钻头或锯片对于木匠一样，它们为科学家提供了创造有用物品的新方法。 。

Gui 和 Kalkreuter 表示，最直接的是，TnmJ 和 TnmK2 酶的发现解决了沉实验室于 2016 年首次发现的潜在抗生素和抗癌化合物天西霉素 A 是如何实现如此效力的一个挥之不去的谜团。

Gui说，这些酶使细菌能够产生用于靶向和分解DNA的化合物。这对于抵抗病或其他细菌，或者杀癌症非常有用。

天西霉素 A 正在开发中，作为癌症靶向抗体疗法的一部分。这些类型的抗体药物联合疗法代表了一种快速发展的抗癌新方法。但使用天西霉素 A 作为抗体有效负载的关键一步是制备足够的材料来进行更大规模的研究。事实证明这具有挑战性。

Gui 说：“即使我们确定了负责编码天赐霉素 A 的基因，合成它所需的几个步骤也无法预测。” “当前研究中描述的两种酶非常不寻常。”

天赐霉素 A 最初是在一种土壤细菌中发现的，该细菌是天然产物发现中心菌株收藏中的一种链霉菌。为了制造强大的化学武器，生物体必须解决一个问题。它必须以某种方式打破三个高度稳定的碳-碳键，并用更具反应性的碳-氧键取代它们。很长一段时间，科学家们无法理解细菌是如何实现这一壮举的。

破解这个谜团需要在该研究所的天然产物发现中心收集的 125,000 个细菌菌株中找到其他类似天西霉素 A 的天然产物生产细菌，并分析它们的基因组以寻找进化线索。

这些具有历史意义的藏品长期以来一直存放在一家制药公司的地下室里，是在科学界寻找下一种伟大抗生素的热潮中发现青霉素之后的几十年里收集的。多年来，该收藏确实产生了几种具有历史意义的重要药物，包括结核病抗生素链霉素和器官移植药物西罗莫司。但该系列中的大多数冻干菌株都存放在玻璃瓶中，未经探索。

2018 年，沉赢得了该藏品的竞赛，以便可以在学术环境中对其进行全面研究，从而向科学开放。他的团队目前正在开发研究菌株、读取其基因组并将信息存入可搜索数据库供科学界访问的方法。现代基因组测序和生物信息学技术证明，他们研究的每种细菌菌株中可能有多达 30 个有趣的基因簇，其中许多基因簇编码科学家以前从未记录过的天然产物，沉说。佛罗里达大学健康癌症中心。

沉说，新的无辅因子酶的发现只是沃特海姆佛罗里达大学斯克里普斯研究所收藏的化学丰富性的最新例子。他们的发现激发了人们对进一步研究独特化学进化的原因以及它可能被证明有用的方式的新兴趣。

“这本出版物强调了大自然仍然给我们带来了多少惊喜，”沉说，“它可以教会我们很多基础化学和生物学知识，并为我们提供所需的工具和灵感，将实验室发现转化为影响社会并解决许多问题的药物。人类面临的问题。”