科学家们发现了两种酶，可以让细菌瞄准并分解 DNA。这种化学防御可能是为了帮助生物体抵抗细菌而进化的。这些丰富的化学物质是在该研究所独有的天然产物发现中心收藏中发现的。
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天然标本中，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《Nature Chemical Biology》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。
“很少有人意识到，市场上 FDA 批准的抗生素和抗癌药物中近一半是天然产品或受天然产品启发，” Ben Shen。“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它们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 酶的发现解决了该实验室于 2016 年首次发现的潜在抗生素和抗癌化合物天西霉素 A 是如何实现如此有效的一个挥之不去的谜团。这些酶使细菌能够产生用于靶向和分解DNA的化合物。这对于抵抗病毒或其他细菌，或者杀死癌症非常有用。
作为癌症靶向抗体疗法的一部分，天赐霉素 A 正在开发中。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。
科学家表示“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。
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。
论文原文：
Chun Gui, Edward Kalkreuter, Yu-Chen Liu, Gengnan Li, Andrew D. Steele, Dong Yang, Changsoo Chang, Ben Shen. Cofactorless oxygenases guide anthraquinone-fused enediyne biosynthesis. Nature Chemical Biology, 2023; DOI: 10.1038/s41589-023-01476-2
