科學家以前所未有的速度發現30種新的天然化合物
現代醫學廣泛使用了細菌自然產生的藥物。知名度最高的天然產品之一是青黴素，一種從某些黴菌中開發出來的抗生素，被認為是醫學和人類健康方面最重要的發展之一。科學家們現在可以獲得數十萬個微生物基因組和它們製造的天然化合物，因為DNA測序技術已經讓其變得更加便宜和快速。
然而，據伊利諾伊大學約翰和瑪格麗特-維特化學教授道格-米切爾（MMG）稱，與這些生物體通過利用它們所擁有的遺傳途徑能夠生產的化合物數量相比，這一點微不足道。
“這只是冰山一角，”米切爾說。”在我們今天所知道的已知分子與自然界有能力生產的分子之間存在著差距。至少是100比1。”
核醣體產生和翻譯後修飾的肽，或簡稱”RiPPs”是一種天然產品，已成為抗生素的一個流行來源。獲取RiPPs的傳統方法很費力，包括將每個基因插入模型生物體，如大腸桿菌，一次一個觀察它產生什麼化合物。然而，在最近的一項研究中，研究人員利用伊利諾伊州先進生物製造生物中心，能夠以前所未有的速度和規模找到並描述新的RiPPs，這是卡爾-R-沃斯基因組生物學研究所的一項重要聯合工作的成果。
iBioFAB是一個實驗室自動化系統，可以一次從數百個基因中分析和創建許多合成基因途徑，這項任務通常需要眾多研究人員和更多時間來完成。這項研究是米切爾的實驗室、趙惠民（BSD/GSE負責人/CABBI/CGD/MMG）的實驗室、Steven L. Miller化學和生物分子工程主席、Wilfred van der Donk（MMG）的實驗室、Richard E. Heckert化學捐贈主席和Howard Hughes醫學研究所研究員之間的合作。
在伊利諾伊大學厄巴納·香檳分校大規模合作的一篇新論文中，研究人員能夠以前所未有的速度和規模，利用伊利諾伊大學先進生物製造的生物基金會，發現並描述新的核醣體合成和翻譯後修飾的肽（RiPPs）。資料來源：伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校卡爾-R-沃斯基因組生物學研究所
三位共同第一作者，Mitchell實驗室四年級博士生Alex Battiste、Zhao實驗室五年級博士生Chengyou Shi和van der Donk實驗室博士後Richard Ayikpoe描述了他們如何在各自的實驗室領導該項目的一部分。Shi的團隊準備了合成基因，然後使用iBioFAB與一個名為RODEO的基因組挖掘程序集成，將它們組裝成候選路徑，或基因集群。然後，不同類別的基因簇被交給Battiste和Ayikpoe的團隊，以測試哪些途徑具有功能性並可能在大腸桿菌中產生新的RiPPs。任何顯示出抗生素活性的RiPPs結構都由Ayikpoe的團隊進行了詳細描述。高通量技術允許一次性測試由大約400個基因組成的96條途徑，產生了30種新化合物。
“與傳統的RiPP發現方法相比，我們的平台在許多方面都具有可擴展性和高通量性，從生物合成基因簇的識別、克隆、生產，以及檢測和表徵，”Shi說。”我想說，這是第一個用於大規模發現RiPP的平台。”
在發現的新化合物中，有三個被發現具有抗菌特性。當對肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）進行測試時，發現新發現的抗菌性RiPPs能夠有效地殺死這種危險的細菌。研究人員說，這可能是發現對目前抗生素藥物有抗藥性的細菌有效的化合物的一個新途徑。
“我們發現三種RiPPs對已知涉及醫院獲得性感染的病原體具有抗菌性，包括克雷伯氏菌，”Ayikpoe說。”這項研究表明，通過使用這個平台擴大我們可以一次性篩選的生物合成基因簇的數量，我們更有可能發現可能具有治療作用的抗微生物化合物。”
這篇論文的目標有兩個：展示高通量技術快速構建和測試新的RiPPs的基因簇的能力，同時也強調在IGB內實現的那種大規模合作項目。
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