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Cell | 突破性发现:小分子“变身”后活性更强,或改写抗生素研发策略

生物探索  · 公众号  · 生物  · 2025-04-03 16:35

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这就像一个精密的“分子剪刀”在细菌体内工作,将一个较大的分子逐步剪切成更小的片段。这一发现揭示了 丁香菌素A (Syringafactin A) 在细菌体内并非仅仅是一个简单的分子,而是一个动态的分子家族,它们之间存在着相互转化的关系 。这种逐步裂解的过程暗示着,不同大小的肽段可能在不同的时间和地点发挥着不同的生物学功能。

“关键信使”:八肽2A与调控蛋白CraR的“亲密接触”
在细菌的生命活动中,许多重要的功能都受到调控蛋白的控制。那么,这些“变形”后的小分子是否能够与这些调控蛋白相互作用,从而影响细菌的行为呢?研究人员将目光聚焦在了一个名为 CraR 蛋白 (CraR protein) 的关键调控蛋白上。
为了探究八肽2A (Octapeptide 2A) 和七肽3A (Heptapeptide 3A) 是否能够与 CraR 蛋白 (CraR protein) 结合,以及它们的结合强度如何,研究人员利用了分子对接 (molecular docking) 技术。这项技术就像是在计算机上模拟分子之间的相互作用,预测它们结合的可能性和强度。结果令人惊喜:八肽2A (Octapeptide 2A) 能够有效地结合到 CraR 蛋白 (CraR protein) 的特定区域,并且其结合亲和能 (energy of affinity) 达到了 -6.4 kcal/mol。相比之下,七肽3A (Heptapeptide 3A) 与 CraR 蛋白 (CraR protein) 的结合亲和能稍弱,为 -6.1 kcal/mol。
这两个数值的微小差异可能在生物学上具有重要的意义。-6.4 kcal/mol 的结合亲和能表明,八肽2A (Octapeptide 2A) 与 CraR 蛋白 (CraR protein) 的结合更加稳定和紧密,这意味着它更有可能有效地影响 CraR 蛋白 (CraR protein) 的功能,从而调控下游基因的表达。
更值得注意的是,分子对接的结果还显示,无论是八肽2A (Octapeptide 2A) 还是七肽3A (Heptapeptide 3A),它们在与 CraR 蛋白 (CraR protein) 结合时,都非常靠近一个特定的氨基酸残基——色氨酸 (Tryptophan, W286)。研究表明,八肽2A 与该色氨酸残基的最小距离仅为 2 Å (埃),而七肽3A 的最小距离为 2.7 Å。如此近的距离暗示着这个色氨酸残基可能在肽段与 CraR 蛋白 (CraR protein) 的相互识别和结合过程中扮演着至关重要的角色,就像一把钥匙需要找到正确的锁孔才能发挥作用一样。

“信号放大”:八肽2A如何精准调控基因表达
仅仅是结合还不够,关键在于这种结合是否能够真正影响细菌的生命活动。为了验证八肽2A (Octapeptide 2A) 对基因表达的影响,研究人员进行了RT-qPCR实验。这种实验方法能够精确地测量特定基因的 mRNA 水平,从而反映基因的表达强度。
实验结果令人振奋!当研究人员向苍白杆菌 SZ47Dsyf 菌株添加八肽2A (Octapeptide 2A) 时,他们观察到与细菌运动 (motility) 和毒性 (virulence) 相关的 CraA、CraC 和 CraR 基因的表达水平显著升高。更令人惊讶的是,与使用原始的丁香菌素A (Syringafactin A) 处理的细菌相比,添加八肽2A (Octapeptide 2A) 后,这些基因的表达水平更高。这意味着,八肽2A (Octapeptide 2A) 在调控这些关键基因的表达方面,可能比其前体分子丁香菌素A (Syringafactin A) 更为有效。
这个发现如同揭示了一个细菌内部的“信号放大器”。丁香菌素A (Syringafactin A) 就像一个初始信号,经过细菌体内的“变形”过程转化为八肽2A (Octapeptide 2A) 后,这个信号被放大,能够更强烈地激活相关的基因,从而更有效地影响细菌的行为。这表明,细菌可能通过这种巧妙的分子转化策略,实现对自身生理状态的更精细调控。

“多重身份”:小分子调控在细菌生活中的潜在作用






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