麦吉尔大学的研究人员揭示了微生物如何产生像抗生素和抗癌药物这样的复杂分子。该团队的发现描述了专门酶的精确机制，这可能会彻底改变药物发现并引领新一代疗法的开发。
这项研究的重点是非核糖体肽合成酶——这些大蛋白复合物就像分子“机器”，将称为氨基酸的小构建块组装成强效生物活性化合物。虽然已知这些微生物过程存在，但其确切步骤几十年来一直是个谜。
为了研究这些酶是如何工作的，研究团队使用了先进的生化工具来捕捉酶复合物的详细3D图像。这种方法需要将这些机器隔离在特定配置中，以揭示它们的工作状态。
“拍摄这些巨大酶的3D图片就像是解决一个分子拼图。”
——安杰洛斯·皮斯托菲迪斯（Angelos Pistofidis）
与之前的假设相反，这一过程不依赖于一般碱催化，而是通过电荷相互作用在协同反应路径中实现稳定。
“这花了数年的坚持和许多挫折，但结果是值得的。我们首次获得了这些酶如何工作的明确证据，而它并不是任何人猜测的那样。”
——马丁·施梅因博士（Dr. Martin Schmeing）
电荷稳定化
一种化学机制，其中带电基团之间的相互作用稳定了反应，使分子组装中的特定步骤得以进行。
协同反应路径
一种反应机制，其中多个步骤同时发生，而不是依次发生，从而生成所需的分子产物。
设计新疗法的影响
了解非核糖体肽合成酶的功能可能会显著影响新型药物的设计。这些经过进化优化以生产生物活性分子的微生物酶可以被重新设计，以创造针对现代医疗挑战的定制疗法。
这些发现突显了利用这些微生物系统的未开发潜力，提供了一种生成具有增强特异性或全新治疗性质的药物的新策略。
推进分子机器研究
除了在药物发现中的直接应用，研究期间开发的方法还为研究其他复杂的分子系统开辟了新的途径。用于成像和分析这些酶的创新技术可以帮助研究人员破译类似的复杂生物过程。
虽然这项研究提供了对抗生素合成核心步骤的关键见解，但研究人员指出，他们的工作远未完成。未来对更多3D配置的调查将进一步阐明这些酶的全部潜力。
**参考文献：**Pistofidis A, Ma P, Li Z, Munro K, Houk KN, Schmeing TM. 非核糖体肽合成中的缩合结构和机制。《自然》杂志。2024年。doi: 10.1038/s41586-024-08417-6
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