由化学家沈犇（Ben Shen）博士领导的研究小组在《自然-化学生物学》（Nature Chemical Biology）杂志上发表文章，介绍了他们发现的两种新型酶，它们具有独特的有用特性，有助于对抗包括癌症在内的人类疾病。这一发现于上周发表，为研究和制造复杂的天然化学物质（包括那些可以成为药物的化学物质）提供了更简便的方法。

在赫伯特-韦特海姆-斯克里普斯大学生物医学创新与技术研究所（The Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation & Technology）收集的自然标本中，数以千计的细菌菌株中沉睡着几个易碎的小瓶，里面装着一些意想不到的东西，可能非常有用。

化学教授沈犇博士是赫伯特-韦特海姆加大斯克里普斯生物医学创新与技术研究所天然产品发现中心的主任。该中心拥有世界上最大的微生物天然化学物质收藏馆之一。资料来源：斯科特-怀斯曼

该研究所的天然产品发现中心是世界上最大的微生物天然产品收藏中心之一。

"很少有人意识到，美国食品及药物管理局批准上市的抗生素和抗癌药物中，有近一半是天然产物或受其启发，"沈说。"大自然是制造这些复杂天然产物的最佳化学家。我们正在应用现代基因组技术和计算工具来了解它们迷人的化学和酶学，这正以前所未有的速度推动着研究的进展。这些酶就是最新的激动人心的例子。"

在赫伯特-韦特海姆-斯克里普斯大学生物医学创新与技术研究所天然产品发现中心的玻璃瓶中，科学家们发现了两种有用的新酶，它们可能有助于他们创造治疗癌症和其他疾病的药物。资料来源：斯科特-怀斯曼

发现的酶的独特性质

研究小组发现的这两种酶有一个好听的名字，虽然有些拗口。它们被称为"无辅因子含氧酶"。这意味着细菌酶从空气中提取氧气并将其融入新的化合物中，而不需要典型的金属或其他辅助因子来启动必要的化学反应。

这种合成防御性物质的新方法将带来生存优势，使生物体能够抵御感染或入侵者。论文的第一作者、博士后研究员桂淳（Chun Gui）博士和爱德华-卡尔克鲁特（Edward Kalkreuter）博士说，由于酶对化学家的作用就像钻头或锯条对木匠的作用一样，它们为科学家提供了创造有用物质的新方法。

Gui和Kalkreuter说，最直接的是，TnmJ和TnmK2这两种酶的发现解开了一个挥之不去的谜团，即沈的实验室在2016年首次发现的一种潜在抗生素和抗癌化合物Tiancimycin A是如何获得如此强效的。

Gui 说，这种酶能使细菌产生靶向和分解 DNA 的化合物。这对于抵御病毒或其他病菌--或杀死癌症--将大有裨益。

Tiancimycin A：一种强效化合物

Tiancimycin A正在作为癌症靶向抗体疗法的一部分进行开发。这类抗体-药物联合疗法是一种快速发展的抗癌新方法。但是，将Tiancimycin A用作抗体有效载荷的关键步骤是制造足够的抗体，以便进行更大规模的研究。事实证明，这具有挑战性。

Gui说："即使我们确定了负责编码Tiancimycin A的基因，也无法预测合成Tiancimycin A所需的几个步骤。本研究中描述的两种酶非常不寻常"。

Tiancimycin A最早是在一种生活在土壤中的细菌中发现的，这种细菌是天然产品发现中心菌种库中的一种链霉菌。为了制造这种强力化学武器，这种生物必须解决一个问题。它必须以某种方式破坏三个高度稳定的碳-碳键，并用活性更高的碳-氧键取而代之。长久以来，科学家们都不明白这种细菌是如何做到这一点的。

揭开收集的潜力

要破解这个谜团，需要在研究所天然产品发现中心收集的12.5万个细菌菌株中找到其他能产生类似Tiancimycin A天然产物的细菌，并分析它们的基因组，寻找进化的蛛丝马迹。

这批历史悠久的菌种长期以来一直存放在一家制药公司的地下室里，是在青霉素被发现后的几十年里，科学界满怀希望地急于找到下一种伟大的抗生素而收集起来的。多年来，这些藏品产生了几种具有重要历史意义的药物，包括结核病抗生素链霉素和器官移植药物西罗莫司。但馆藏的大部分冻干细菌菌株一直静静地躺在玻璃瓶中，无人问津。

2018年，沈犇赢得了一项关于该菌种的竞赛，从而可以在学术环境中对其进行全面研究，使其向科学开放。他的团队目前正在开发研究菌株的方法，读取它们的基因组，并将信息存入可搜索的数据库，供科学界访问。现代基因组测序和生物信息学技术证明，在他们研究的每一株细菌中，可能有多达30个有趣的基因簇，其中许多基因编码的天然产物是科学家以前从未记录过的。

未来前景与影响

沈说，新的无辅助因子酶的发现只是Wertheim UF Scripps研究所收藏的化学财富的最新例证。它们的发现激发了人们对进一步研究这种独特化学进化的原因及其可能证明有用的方式的新热情。

"这篇论文强调了大自然仍然给我们带来了许多惊喜，"沈说，"它可以教给我们许多关于基础化学和生物学的知识，并为我们提供所需的工具和灵感，使我们能够将实验室的研究成果转化为影响社会的药物，解决人类面临的许多问题。"