亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）原始青霉素霉菌的基因组首次测序

时间：2022-05-07 09:25:05 来源：

从弗莱明的冷冻样品中长出霉菌。

研究人员首次对亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）青霉素霉菌的基因组进行了测序，并将其与以后的版本进行了比较。

亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）于1928年在圣玛丽医院医学院工作时发现了第一种抗生素青霉素，该医院现在是伦敦帝国理工学院的一部分。抗生素是由青霉属中的霉菌产生的，该霉菌意外地开始在培养皿中生长。

现在，来自伦敦帝国理工学院，CABI和牛津大学的研究人员已经使用了五十多年前冷冻保存的样本对弗莱明原始青霉菌株的基因组进行了测序。

研究小组还利用新的基因组将弗莱明的霉菌与美国生产的两种青霉菌株进行了比较，这些菌株用于工业规模生产抗生素。该结果今天（2020年9月24日）发表在《科学报告》中，表明英国和美国菌株使用略有不同的方法生产青霉素，这可能暗示了工业化生产的新途径。

弗莱明的样本。

帝国理工大学生命科学系和牛津动物学系的首席研究员蒂莫西·巴拉克拉夫教授说：“我们最初打算使用亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）的真菌进行一些不同的实验，但令我们惊讶的是，尽管该青霉菌在该领域具有重要的历史意义，但我们仍然没有人对它的基因组进行过测序。”

尽管弗莱明的霉菌以青霉素的原始来源而闻名，但工业生产迅速转移到使用美国发霉的哈密瓜中的真菌。从这些自然的开始，人工选择青霉菌样品用于产生更高量青霉素的菌株。

研究小组从保存在CABI培养中心的冷冻样品中重新提取了弗莱明的原始青霉菌，并提取了DNA进行测序。将所得的基因组与稍后在美国使用的两种青霉属工业菌株的先前发表的基因组进行了比较。

研究人员特别研究了两种基因：一种编码真菌用来生产青霉素的酶的基因；另一种是编码青霉素的酶。以及那些调节酶的酶，例如通过控制产生多少种酶。

弗莱明的样品放在试管中。

在英国和美国菌株中，调节基因具有相同的遗传密码，但是美国菌株具有更多的调节基因拷贝，从而帮助这些菌株产生更多的青霉素。

然而，在英国和美国分离出的菌株之间，编码产生青霉素酶的基因却有所不同。研究人员说，这表明英国和美国的野生青霉自然进化产生了这些酶的稍有不同的版本。

青霉之类的霉菌会产生抗生素来对抗微生物，并且随着微生物进化出逃避这些防御作用的方式而处于不断的军备竞赛中。英国和美国菌株的进化可能不同，以适应其当地微生物。

如今，微生物进化已成为一个大问题，因为许多细菌已对我们的抗生素产生抗药性。尽管研究人员说，他们尚不知道英，美菌株中不同酶序列对最终抗生素的影响，但他们说确实为改变青霉素生产的新方法带来了诱人的前景。

Imperial生命科学系的第一作者Ayush Pathak说：“我们的研究可以帮助激发抗击抗生素耐药性的新颖解决方案。青霉素的工业生产集中在生产量上，而人为地提高生产水平的步骤导致了基因数量的变化。

“但是，工业方法可能会错过一些优化青霉素设计的解决方案，我们可以从自然反应中了解抗生素耐药性的演变。”

参考：Ayush Pathak，Reuben W. Nowell，Christopher G. Wilson，Matthew J. Ryan和Timothy G. Barraclough，科学，2020年9月24日，科学报告.DOI：
10.1038 / s41598-020-72584-5

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