Nature:首次发现硒整合到微生物小分子中的生物合成途径

来源：100医疗网原创2022-09-14 14:18

在一项新的研究中，来自美国普林斯顿大学的研究人员发现了将硒整合到微生物小分子中的生物合成途径，这标志着首次在天然产物中发现了这种原子，为硒生物学开辟了一条新途径。

在一项新的研究中，来自美国普林斯顿大学的研究人员发现了将硒整合到微生物小分子中的生物合成途径，这标志着首次在天然产物中发现了这种原子，为硒生物学开辟了一条新途径。这一发现也有力地表明，硒是所有生命王国的重要微量元素，它在细菌中的生物功能可能比科学家最初假设的更重要。相关研究成果于2022年9月7日在线发表在《自然》杂志上，题目是《多样性微生物中含硒小分子的生物合成》。这篇论文的作者是普林斯顿大学化学教授Mohammad Seyedsayamdost博士。

论文第一作者、Seyedsayamdost实验室研究生蔡斯凯鲁兹(Chase Kayrouz)表示，这是一个封闭的领域。在过去的20年里，没有人找到新的代谢硒的方法。20世纪80年代和90年代阐明了硒核酸硒蛋白的生物合成。从那时起，人们认为这些是微生物对硒的唯一作用。我们只是想知道他们会不会把硒纳入其他小分子中？结果，他们做到了。

Seyedsayamdost表示，他们的研究表明，大自然确实已经进化出将这种元素整合到小分子、糖和次生代谢物中的方法。硒具有显著的特性，不同于生物大分子中发现的任何其他元素。例如，含硒的抗氧化剂硒代氨酸比这种分子的硫代形式成为更好的抗氧化剂。然而，虽然硫在生物大分子中普遍存在，但硒的出现却罕见得多，被认为仅限于生物大分子。

Seyedsayamdost表示，自然界进化出了一种特定的机制，将硫或硒整合到天然产物中，从而通过各自独特的方式利用这两种元素的独特特性。

寻找硒

实验室基于硒原子应该存在于天然产物中的假设开始了他们的研究，因为它在其他地方的利用是无处不在的。他们问，这样的特征在微生物基因组中会是什么样子？

Kayrouz说，你如何真正发现一种新药或天然产物或硒代谢物在哪里，你如何找到它？我们通常寻找生物合成基因簇——染色体上编码这类分子生物合成的一组基因。所以，如果我们有办法制造含硒化合物，那一定是基因编码的。

他们实施了基因组发现策略，寻找在selD旁边发现的基因，因为selD编码了细胞中所有已知硒过程的第一步。很快，他们发现了一个与selD共定位的基因- senB -引起了他们的注意，特别是因为它以前没有参与硒代谢。通过进一步研究，他们发现了第三个基因，称为senA。Kayrouz推测这三个基因可能参与了一种新的硒生物合成途径。

该图显示了将硒整合到微生物小分子中的生物合成途径。图片来自Nature，2022，DOI :10.1038/s 41586-022-05174-2。

Seyedsayamdost说，首先，我们确定了整合了硒的生物合成基因簇会是什么样子。然后我们利用生物信息学寻找这样的基因，在不同的微生物基因组中鉴定出我们现在称之为sen基因簇的基因。

他们能够在大肠杆菌中表达这些新基因，从而在试管中组装整个通路。这揭示了两种含硒小分子的产生——一种含硒糖分子和一种称为麦角硒的含硒分子。它还揭示了两种形成碳硒键的酶，这是第一种作用于生物小分子的酶。

Kayrouz说，微生物将硒整合到这些化合物中是有原因的，因此肯定有一些有趣的生物活性与它们相关。我们还不知道它是什么，但它非常令人兴奋。作为生物化学家，这个发现是我们每天醒来的原因。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

1.不同微生物中含硒小分子的生物合成。自然，2022，doi :10.1038/s 41586-022-05174-2。

2.化学家揭示硒嵌入天然产物的第一条途径

https://phys . org/news/2022-09-chemists-reveal-pathway-selenium-insert . html

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