抗生素居然變成細菌的美味佳餚

抗生素居然變成細菌的美味佳餚
 
編譯 Chih-chun J. Lin
 
抗生素盤尼西林（penicillin）是由青黴菌（Penicillium sp.）所產生，作為抵禦外界的武器。即便如此，盤尼西林仍可被自然界的某些物種分解。目前，學界對於自然界分解盤尼西林的機制所知甚少。聖路易斯華盛頓大學（Washington University in St. Louis）的Guatam Dantas教授帶領他的研究團隊首次解開了這個謎團，該研究成果在今年4月發表於Nature Chemical Biology期刊。
 
當Dantas教授的團隊在尋找能分解有毒物質的微生物時，認為微生物肯定不會分解抗生素，所以他們使用了幾種抗生素作為實驗的陰性對照組。但是，團隊發現某些微生物不但可以分解抗生素，還能將抗生素分解為可利用的養分，作為自身能量的來源。他們從世界上多個地點採取土壤樣本，發現這種可以「吃」抗生素的微生物無所不在。
 
由於盤尼西林和其衍生化合物是最廣為使用的抗生素種類，所以Dantas教授團隊鎖定其中能分解盤尼西林的細菌，這些分離出來的菌株包含變形菌門（Proteobacteria）的伯克氏菌屬（Burkholderia）、假單胞菌屬（Pseudomonas）和Pandoreae 菌屬，研究團隊檢驗這些菌種對於各種盤尼西林降解物質的活性，找出將盤尼西林一步步降解的各個基因，再將這些基因轉入大腸桿菌（E. coli）中，做進一步驗證。這些分解盤尼西林的酵素中包含了新型的乙內醯胺分解酶（β-lactamase）、青霉素醯胺酶（penicillin amidase）等。
 
該研究團隊發現的新型酵素未來可應用於分解清理醫療廢棄物、農業廢棄物、或其他環境中殘餘的抗生素。另外，透過分子工程，化學家有機會研發出特殊分子結構，創造出無法被細菌降解的抗生素。但是，這些應用仍需謹慎評估，以預防細菌透過基因交換或突變演化產生出新的抗藥性。
 
 
資料來源：

1. https://www.nature.com/articles/s41589-018-0052-1
2. https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/52456/title/How-Bacteria-Eat-Penicillin/
3. https://source.wustl.edu/2018/04/bacterias-appetite-may-be-key-to-cleaning-up-antibiotic-contamination/