加速识别天然产物从细菌的新方法

我们的许多药物利用在现代医学是由微生物自然产生。青霉素、抗生素来自特定的模具,是其中一个最著名的天然产品由于其识别为一体的医学和人类健康最大的进步。随着DNA测序变得更便宜,更快,科学家现在获得成千上万的微生物基因组和他们生产的天然产品。然而,道格·米切尔(MMG),约翰和玛格丽特·威特伊利诺伊大学的化学教授表示,这相比化合物这些生物的数量有能力使使用他们拥有的遗传途径。

“这只是冰山的一角,”米切尔说。“有差异我们知道今天的已知分子与自然有能力生产。像至少100。”

一组天然产品,已经成为一个受欢迎的抗生素来源被称为核糖体合成和你修改后的肽,或简单,”跑。“传统方法访问跑的慢,和涉及基因一个接一个,把它们变成一个生物模型,大肠杆菌,看看复合生产。然而,在一篇新论文造成大规模的合作在卡尔·r·伍斯基因组生物学研究所人员能够发现和描述新跑以前所未有的速度和规模使用伊利诺斯州生物铸造先进生物制造。iBioFAB实验室自动化系统,可以评估和组装多个基因合成途径的基因,将传统的东西很多研究人员和更多的时间来完成。这个项目的特点是米切尔的实验室之间的合作,赵家的实验室(BSD / GSE领袖/ CABBI / CGD / MMG),化学和生物分子工程学主席史蒂芬·l·米勒,和威尔弗雷德·范德亚粘土的实验室(MMG),理查德·e·Heckert赋予椅子在化学和霍华德休斯医学研究所研究员。

三个co-first作者亚历克斯•Battiste第四年在米切尔实验室博士生,Chengyou Shi,第五年博士生在赵实验室,和理查德•Ayikpoe van der亚粘土实验室的博士后,他们如何描述每个领导一个项目的一部分在各自的实验室。施的团队要求合成基因,然后组装成候选人通路,或基因簇,使用iBioFAB结合基因组矿业项目叫做马术竞技会。然后,不同种类的基因簇是Battiste和Ayikpoe团队测试通路功能和有可能产生新的跑大肠杆菌。跑的任何结构显示抗生素被Ayikpoe详细特征的团队活动。96年的高通量技术允许通路由约400个基因测试,生产的30个新化合物。

”与传统的跑发现方法相比,我们的平台是可伸缩性和高通量在许多方面,生物合成基因簇的识别、克隆、生产、检测和表征,”施说。我想说,“这是第一次大规模平台跑发现。”

新化合物的发现,三个有抗菌性能。当测试肺炎克雷伯菌,这是非常致命的细菌产生抗药性,新发现的抗菌跑被发现有效地杀死有害细菌。研究人员说,这可能是一个新发现的化合物是有效的途径目前抗生素的细菌耐药。

“我们发现三个跑对病原体的抗菌特性已知参与医院获得的感染,包括克雷伯氏菌、“Ayikpoe说。“这项研究表明,利用这个平台来扩展的生物合成基因簇的数量,我们可以一次屏幕,我们更容易发现抗菌化合物可能具有治疗性质。”

团队说这篇论文的目的是双重的:演示的能力高通量基因集群技术来快速构建和测试新跑,但也强调的那种大型合作项目在游戏中成为可能。“没有办法,我们的任何一个实验室可以做所有这一切。延误提供了这种跨学科研究的坩埚,”米切尔说。

Battiste描述了游戏内激发合作项目通过设计这样的自然。游戏内“使它很容易跟人当你看到他们在你的主题,开始项目大大降低,“Battiste说。“每个人都在MMG主题作品类似的东西,即使我们从不同的实验室。所以我们都有不同类型的专业知识,但他们相互协调的很好,和你要了解他们使用的技术类型。这是我最喜欢的一个部分在这里工作,友情的感觉在团队中所有的人。”

强调合作的精神体现了他们的论文,化学系的实验室正在创建一个视频来展示他们的研究和所有延误提供授权这样的项目,并希望激励更多的人。视频很快将释放伴随论文的出版自然通讯。

所有三个co-first作者描述了他们的教育、研究和就业前景在游戏时间而得益匪浅,强调它是人们和游戏内技术结合在一起,使一个伟大的地方进行研究。“游戏内的协作氛围提供了多样性和增长,无论是在科学和社会生活方面,真的很了不起。”Ayikpoe说。

参考:Ayikpoe RS,施C, Battiste AJ, et al。一个可扩展的平台,发现抗菌素的核糖体。Nat Commun。2022;13 (1):6135。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 33890 - w

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