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科学家给“未知”画地图,探索抗生素研究“盲区”

发布时间: 2026-06-02 11:05:41 来源: 中国科学报

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今年4月,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称“深圳先进院”)与德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所(以下简称“马普陆地微生物所”)共同建立了马克斯·普朗克–中国科学院合成生物化学联合研究中心(以下简称“联合中心”)。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

近日,深圳先进院定量合成生物学全国重点实验室/合成生物学研究所研究员石一鸣团队与马普陆地微生物所教授Helge B. Bode团队合作,在《当代微生物学观点》和《化学科学》上接连发表两篇论文,是联合研究中心成立一个月以来首次收获的两篇成果。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

两项工作分别从理论与实证两个层面回应了一个共同问题:以抗生素发现为例的天然产物研究中,究竟还没看见什么?以及为什么没看见?74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

从心理学理论看天然产物研究74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

在心理学中,“乔哈里窗”理论将人际沟通的信息比作一个窗子,这个窗子被分为四个区域:开放区(是自己和他人都知道的信息),盲目区(他人知道但自己不知道的信息),隐秘区(自己知道但他人不知道的信息)和未知区(自己和他人均不知道的信息)74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

在《当代微生物学观点》的综述文章中,联合中心研究团队将这一思路用到了天然产物研究中。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

他们以“化学新颖性”和“工程可达性”为坐标,将天然产物研究重新组织为四类状态:已知的已知,即结构、功能和生物合成逻辑相对清楚,且已有工程化入口的对象;未知的已知,即知道可以改造,但改造结果仍难以预测的空间;已知的未知,即分子或线索已经被看见,但工程化进入路径仍不清楚的对象;以及未知的未知,即尚未被现有算法、筛选体系和概念框架捕捉的潜在发现空间。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

“过去,科学家们可能只关注‘分子有没有被看见’,而我们在新的四象限框架则进一步追问:一个发现对象,究竟能不能被设计、构建、表达、改造、验证?合成生物学在这里不再只是‘放大生产’的工具,而成了识别盲区、迁移象限的导航仪。”论文通讯作者石一鸣解释道。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

理论到验证,发现新型抗生素74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

在《化学科学》发表的最新研究中,研究团队则进一步选择四象限中“已知的未知”完成了一次概念验证。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

脂肽类抗生素是天然产物抗菌药物中的重要类型,包括临床上常用的多黏菌素和达托霉素,这类分子都带有脂质端,就像分子结构的“尾巴”,直接影响药物能否杀死细菌。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

问题在于:尽管科学家们知道脂质端很重要,但如何在海量的细菌基因组数据中,系统性地找到可能产生脂质端的“宝藏基因”?74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

传统的方法大多是先找到肽的骨架(即NRPS装配路线),而不是从合成脂质端的脂质供体入手。换言之,脂肽类抗生素在功能上是“已知”的,但以脂质供体为线索去发现新分子,仍然是“未知”的——这正是“已知的未知”的定义所在。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

针对这一盲区,研究团队建立了以脂质供体作为基因组挖掘锚点的发现策略,在变形菌门细菌中找到了一类新的基因簇,并从中鉴定出一种全新的脂肽抗生素,命名为“dioxanopeptins”。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

这种新抗生素的脂质端上有一个罕见的结构(1,3-二氧六环),它能够干扰细菌的能量,对“超级细菌”——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等耐药菌,表现出显著的杀灭效果。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

“该项研究的意义不只是发现了一类新型抗生素家族,更验证了一种发现逻辑:当研究对象处于‘分子类型与功能意义已被认识,但基因组进入路径尚不清楚’的状态时,可以通过重新定义搜索‘锚点’,将一个‘已知但难以进入’的空间,转化为研究对象。”石一鸣表示。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

未来,联合中心将依托马普陆地微生物研究所在天然产物生物合成、代谢设计与无细胞体系等底层机理与基础理论方向的原创积累,结合深圳先进院从理性设计到高通量构建测试的全链条能力,共同攻克从基因到功能的转化难题,为医药、农业等领域的苗头分子发现提供支撑。74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

相关论文信息:74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

https://doi.org/10.1016/j.mib.2026.10275974f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

https://doi.org/10.1039/D6SC00003G 74f速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM


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