北極海海洋細菌中發現兩種具潛力的抗生素

芬蘭和挪威的研究團隊，在從北冰洋的海洋放線菌科庫裡亞屬（Kocuria）和紅球菌屬（Rhodococcus）菌株所採集的細菌代謝物中，鑑定出兩種對腸致病性大腸桿菌（EPEC）感染有潛力的抗毒力化合物。

紅球菌屬的T091 - 5菌株。圖片出處：Pylkkö等人，doi: 10.3389/fmicb.2024.1432475 。

赫爾辛基大學的派維·坦梅拉教授表示：「我們展示了先進的篩選分析方法如何從放線菌提取物中鑑定出抗毒力和抗菌代謝物。」

「我們在北冰洋的放線菌中，發現了一種能抑制EPEC毒力卻不影響其生長的化合物，以及一種抑制生長的化合物。」

坦梅拉教授及其同事研發了一套新方法，能同時測試數百種未知化合物的抗毒力和抗菌效果。

他們將目標瞄準一種EPEC菌株，此菌株會在五歲以下兒童，尤其是發展中國家的兒童身上，引發嚴重甚至有時會致命的腹瀉。EPEC透過附著在人類腸道細胞上引發疾病。

一旦附著在這些細胞上，EPEC就會將所謂的「毒力因子」注入宿主細胞，劫持其分子機制，最終殺死細胞。

受測的化合物來自四種放線菌，這些放線菌是在2020年8月挪威研究船「哈康王儲號」（Kronprins Haakon）的一次考察中，從斯瓦爾巴群島附近北冰洋採集的無脊椎動物中分離出來的。

接著培養這些細菌，萃取其細胞，並將其內容物分離成不同部分。

每一部分都在體外針對附著在培養的大腸癌細胞上的EPEC進行測試。

研究人員發現了兩種具有強大抗毒力或抗菌活性的未知化合物：一種來自紅球菌屬的未知菌株（稱為T091 - 5），另一種來自科庫裡亞屬的未知菌株（T160 - 2）。

這些化合物展現出兩種互補的生物活性。

首先，它們能抑制EPEC細菌形成所謂的「肌動蛋白基座」，這是該病原體附著在宿主腸道內壁的關鍵步驟。

其次，它們能抑制EPEC與宿主細胞表面所謂的Tir受體結合，這是重新編排其細胞內過程並引發疾病的必要步驟。

與T160 - 2的化合物不同，T091 - 5的化合物不會減緩EPEC細菌的生長。

這意味著在這兩種菌株中，T091 - 5是最有前景的，因為EPEC不太可能最終對其抗毒力效果產生抗性。

藉由先進的分析技術，作者們判定T091 - 5的活性化合物很可能是一種磷脂：這是一類含脂肪的含磷分子，在細胞代謝中扮演重要角色。

坦梅拉教授說：「接下來的步驟是最佳化化合物生產的培養條件，以及分離出足夠量的每種化合物，以闡明它們各自的結構，並進一步研究它們各自的生物活性。」

這些研究成果今日發表在《微生物學前沿》（Frontiers in Microbiology）期刊上。

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託馬斯·皮爾科（Tuomas Pylkkö）等人，2024年。從北冰洋海洋放線菌代謝物中尋找EPEC毒力抑制劑的生物探勘。《微生物學前沿》15卷；doi: 10.3389/fmicb.2024.1432475 。