科學家首次測出初代青黴菌的基因組序列

據外媒報道,亞歷山大·弗萊明爵士最初發現青黴素的黴菌在經過冷凍乾燥後其樣品的基因組的序列已首次被測出,此舉可能為抗生素生產帶來新創新。在醫療史上最偶然的時刻之一,1928年的一次簡單的事故導致了一項發現,而這項發現拯救了數百萬人的生命、激發了現代抗生素工業並幫助改變了醫學的發展進程。

科學家首次測出初代青黴菌的基因組序列

1928年8月,弗萊明爵士前往他在英國薩福克郡的家鄉度假。而在離開其所在的聖瑪麗醫院醫學院(現為倫敦帝國理工學院的一部分)實驗室之前,他開始在培養皿中培養金黃色葡萄球菌。

當他9月份回來時,弗萊明發現一個盤子的蓋子打開了,一個藍綠色的黴菌在瓊脂營養凝膠中生長。他沒有直接扔掉這個被污染的培養基,而是更仔細地檢查了它,結果發現在黴菌生長的地方並沒有發現金黃色葡萄球菌。

科學家首次測出初代青黴菌的基因組序列

弗萊明在青黴屬中發現了這種黴菌,其最終發現它能產生一種抗生素化合物,然後將其分離出來並取名為青黴素。

然而事情就在此戛然而止,因為那個時候還無法做到大規模量產。一直到第二次世界大戰,當來自美國的青黴菌株被發現生長在甜瓜上並且產量還處於相當高的水平青黴素的藥物作用被抬高。

在美國陸軍部的大力支持下,這種藥物的新生產方法被開發了出來。1944年,盟軍諾曼底登陸時大約有230萬劑可用的青黴素,1945年則升至6460億劑。結果,士兵的死亡人數和截肢人數減少了15%–這一事實極大地幫助戰爭的結束以及軸心國的失敗。

在那之後,原始青黴素樣本被保存在了倫敦帝國學院內,然而包括來自該所院校、CABI和牛津大學的科學家在對部分樣本經過一系列的實驗後都無法給這些細菌的基因組排序。

科學家首次測出初代青黴菌的基因組序列

為了糾正這個疏忽,研究小組從凍干樣品中提取了DNA、檢查了序列並將其跟來自美國的兩種工業青黴菌株公布的基因組進行了比較。結果他們發現,盡管英國和美國的菌株有着相似的遺傳密碼,但美國的菌株擁有更多的用於製造青黴素的調節基因副本。然而,兩種菌株的產青黴素的酶是不同的,這表明它們的野生祖先自然進化產生了不同的酶。

根據研究小組的說法,這很重要,因為隨着細菌進化出抗藥性,像青黴素這樣的抗生素已經變得越來越無效。由於美國和英國的菌株在處理本地細菌方面進化不同,研究它們的差異以及它們是如何產生的可以為提高青黴素產量提供線索。

帝國理工學院生命科學系的Ayush Pathak表示:「我們的研究可能有助於激發對抗抗生素耐藥性的新解決方案。青黴素的工業生產集中在產量上,而用於人為提高產量的步驟導致了基因數量的變化。但工業方法可能錯過了優化青黴素設計的一些解決方案,我們可以從抗生素耐藥性進化的自然反應中學習。」

科學家首次測出初代青黴菌的基因組序列

相關研究報告已發表在《Scientific Reports》上。

來源:cnBeta