一种蛤蜊被发现能合成红霉素,这使它成为已知的第一种能合成如此复杂抗生素的动物。

红霉素一直被认为只能由放线菌产生。现在看来,亚洲蛤文蛤petechialis可以在泥泞的海洋栖息地保护自己不受感染。

研究人员首先在蛤蜊中寻找感染前后改变表达的基因。他们发现了一种编码一种酶的基因(赤藓内酯合成酶,西文)参与红霉素生物合成过程中中间化合物的形成。

红霉素的化学结构

红霉素以前被认为是由放线菌产生的

青岛中国科学院海洋生物学家岳昕解释说:“这一发现让我们怀疑红霉素是否在蛤蜊体内合成。”她补充说,由于红霉素是由动物组织制造的,这一发现为通过基因工程改造动物来制造它们自己的抗生素打开了大门。

研究人员证明,这种化合物是由肉膜下特定的富含黏液的细胞制造的。这种披风就像斗篷一样,可以覆盖其他柔软的身体部位,并与环境直接接触。红霉素很可能被分泌到蛤蜊生活的泥泞、细菌丰富的栖息地。

无脊椎动物没有复杂的免疫系统玛格丽特McFall-Ngai他是夏威夷大学微生物与海洋软体动物相互作用方面的专家,对这项研究做出了贡献。“通常它们与微生物世界保持着非常简单的相互作用——要么与少数物种联系,要么干脆拒绝。”红霉素可能是蛤蜊拒绝的一种方式。

尽管生活在富含微生物的沉积物中,但一些蛤蜊可以活几个世纪,所以它们必须得到很好的保护。但是,虽然海洋无脊椎动物已知会产生化学防御,但微生物共生体通常会产生这些防御。

因此,研究人员努力证明是蛤蜊制造了红霉素,而不是细菌。高效液相色谱结合质谱、免疫细胞化学、透射电子显微镜成像和荧光原位杂交(Fish)都被用于建立抗生素具有动物来源的案例。

显微照片显示紫色肿块和一些标记为mp -红霉素的绿色小点

来源:©2022新月等,PNAS

免疫细胞化学检测显示,蛤组织中存在红霉素(绿色)

“这是相当惊人的工作,”他说马丁Grininger他是法兰克福歌德大学的生物分子化学家。“通常很难说出合成来自哪里,是来自生活在真核生物系统中的细菌还是来自[动物]本身。”他们详细地描述了这一点,我毫不怀疑这是(由蛤蜊自己制作的)。”

Fish实验对红霉素的定位尤其令人信服,RNA干扰抑制了合成,Grininger补充道。他说,一只蛤蜊通过20多个催化步骤合成由多种多肽组成的2MDa蛋白复合物是“惊人的”。

这种通过与放线菌完全不同的途径制造红霉素的能力,是由一种相关的硬蛤物种所共有的,文蛤溶解产物。McFall-Ngai说:“这与放线菌产生的分子完全相同,但它经过了一组不同的基因,这些基因在蛤蜊体内产生。”她指出,对无脊椎防御化合物的研究一直很缺乏。

岳补充说,他们对蛤蜊的基因组进行了测序,以确认西文吉恩在场。她补充说:“我们对这种基因的起源很感兴趣,我们将进行进一步的进化分析。”

格林格说,最终的证据“需要对蛤蜊进行全基因组测序”。然而,并不是所有人都信服。他说,这是一个巨大的要求大卫·谢尔曼他是密歇根大学的一名药物化学家。“我没有看到基因组测序数据和全套非常生物合成基因是让人信服的必要条件。”