天然产物发现助力药物发现研究

杰夫·鲁道夫 (Jeff Rudolf) 在解释他的工作时，转向厨房。

“每个人都知道柠檬或酸橙的味道。大多数人喜欢薄荷或薰衣草。这些香料是萜类化合物，”佛罗里达大学的化学家鲁道夫说。“每个人都知道萜类化合物是什么，即使他们不知道名字。”

除了它们的烹饪用途外，萜类化合物还被用作抗癌药物紫杉醇和抗疟疾青蒿素。正是这种用于医学的潜力吸引了 Rudolf 的研究小组研究萜类化合物。他们的目标之一是了解大自然如何产生令人眼花缭乱的萜类化合物，以便人类可以利用新型化学物质来改善生活。

在最近的一系列论文中，包括 1 月 2 日发表在《化学》杂志上的最新一篇论文，Rudolf 的小组与佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室的化学教授 Sandra Loesgen 合作，发现了细菌如何制造不寻常的萜类化合物的变体，称为 eunicellanes。最初发现于珊瑚中的链霉菌显示出作为抗癌药物的前景。Rudolf 团队的发现可能会开辟新的途径来探索将链霉烷作为候选药物。

形状的力量

通过分析常见细菌的基因组，该团队发现了两种能够制造基本单链烷烃主链但有所不同的酶。这两种酶制造的骨架具有相反的形状。这两种形式，称为顺式和反式，在纸面上看起来很相似，但在现实中可能具有独特的效果。

“分子中的一个结构差异可以完全改变活性，因为分子的形状不同，”鲁道夫说。这些不同的活动使得能够构建每个版本的 eunicellane 变得有价值。

建设是关键。这些构建块对于药物发现至关重要。化学家很难在实验室中构建像单链烷这样的主链。但是酶可以一步制造它们。因此，在他们的研究中，鲁道夫的小组还破译了细菌酶如何制造这些复杂的化学主链，这些经验可用于按需生产这些化合物。

“如果我们能够理解酶是如何做到这一点的，那么我们就可以创建可以绕过复杂合成的系统，”鲁道夫说。

刚刚开始

他们发现的链霉菌只是细菌制造的一些神秘最终产物的前体。到目前为止，没有人知道这些最终化学物质是什么或细菌将它们用于什么。但鲁道夫的团队正试图找出答案。毕竟，这些化合物必须以某种方式对微生物有用。也许它们对人们也有用。通过揭示从起始材料到最终产品的步骤，Rudolf 的团队可以为制药商的工具包添加新工具。

正是这个充满自然解决方案的工具箱是我们应对抗生素耐药性或顽固性癌症等威胁的最大希望。

“我们需要发现新药和新型分子来应对这些挑战。展望自然是做到这一点的最佳方式之一，”鲁道夫说。

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