在最近发表的两篇论文中，由莫纳什生物医学发现研究所的副教授Max Cryle领导的研究人员已经开辟了通过改变所涉及的肽组装来重新设计抗生素的可能性。这项工作是由一个共同的酶的机制，有很大的潜力产生高度复杂的生物活性分子。

在今天发表在杂志上的一项研究中美国国家科学院院刊(PNAS)，莫纳什BDI研究小组首次从结构上表征了酶“Ebony”中的肽键形成域。乌木——与细菌中产生肽抗生素的机制有关——在调节大脑中的神经递质多巴胺和组胺方面起着核心作用果蝇。黑檀木的缺失会影响外部色素沉着，但也会改变视觉和昼夜节律调节等重要功能。

这项研究预计将在科学界引起广泛的兴趣，包括研究蛋白质结构和功能的科学家、生物工程师和对神经递质调节机制感兴趣的研究人员。

“乌木是一种罕见的来自高等真核生物的非核糖体肽合成酶(NRPS)的例子，”副教授Cryle说，他也是EMBL澳大利亚和ARC高级分子成像卓越中心的成员。

他说:“我们发现它含有新型的NRPS缩合结构域，并首次解释了这种酶的结构、功能和关系。”

“乌木有助于调节潜在神经递质的活动，在需要时迅速使其失活，并且能够以组织依赖的方式对不同的神经递质表现出不同的行为。”

虽然这个领域似乎只限于果蝇他说，在美国，已经在植物和脊椎动物中发现了与乌木有关的酶。

“除了对神经信号的兴趣之外，这个系统还可以作为一个有趣的例子，利用真核酶在细菌系统中制造新的生物活性化合物。”

这个过程的工作速度比在基于肽的缩合结构域的互补研究中使用的细菌的速度快大约6万倍，在这种研究中，特异性比速度更重要。

该团队在该杂志上发表了他们关于万古霉素和替柯普兰类抗生素的糖肽抗生素生物合成的研究结果化学科学去年年底。

它试图调和先前基于不同方法(体外和体内)产生的关于该过程的两个相互矛盾的假设。

“这些肽类抗生素在临床使用，所以了解它们是如何制造的很重要，”副教授Cryle说。

“这是重新设计生物合成机器以制造新机器的先决条件，”他说。

Cryle副教授的团队与专注于体内方法的德国科学家合作，发现使用的不同方法以不同的速度观察生物合成机制，从而影响每个实验的结果。

他说:“这些结果表明，肽组装的时间对这些抗生素的有效生产是多么重要，并为重新设计生产新的有效抗生素的努力建立了指导方针。”

“鉴于抗生素耐药性的上升，这一点非常重要，现在这被认为是一个严重的问题。”

这两项研究提高了我们对产生许多重要生物活性肽的酶机制如何确保在这些装配线中自然发现的精致选择性的理解。

更重要的是，它展示了如何有效地重新设计这些机器，以生产新的、更有效的化合物。许多重要的临床抗生素都是通过这些机器生产的。随着抗菌素耐药性的威胁越来越大，现在比以往任何时候都更需要能够改变这些生物合成过程，以产生新的高活性化合物来控制感染。这两项研究为实现这一目标提供了重要的步骤。