ScienceDaily (Oct. 30, 2008) — 英國 Warwic 大學以及 John Innes Centre 的化學研究者發現一種嶄新的訊息分子（signalling molecule），這種分子將會是解開數百種來自鏈黴菌（Streptomyces）細菌家族 DNA 得以製造出新抗生素的關鍵。
圖1. Production of pigmented secondary metabolites by Streptomyces colonies. (a) Typical colonial morphologies of Streptomyces isolated from the soil. Colonies often excrete colored pigments, providing a visual recording of secondary metabolite biosynthesis. The chemically diverse compounds represent a vast array of bioactive compounds that often have pharmaceutical applications. (b) A panoramic view of Streptomyces coelicolor colonial morphology. Both peripheral and aerial mycelia develop from the central mass of the colony. Metabolites, including the blue antibiotic actinorhodin, are excreted into the medium and into aqueous droplets on the hydrophobic surface of the colony. Images courtesy of Tobias Kieser, Celia Bruton and Jennifer Tenor.（Thompson et al. Genome Biology 2002 3:reviews1020.1 doi:10.1186/gb-2002-3-7-reviews1020）
隨著細菌的抗藥性不斷的增強，科學家們更迫切於儘可能去發現更多的新抗生素。目前在工業界中，某些鏈黴菌屬細菌已被用來生產抗生素，同時科學家們也從這些鏈黴菌屬家族的基因組下手，希望能發展出製造抗生素的新途徑。這幾年來，科學家們認為一種被稱為「A 因子（A-factor）」的不穩定丁內酯（butyrolactone）化合物是唯一用來刺激這種可能的抗生素製造路徑的真正訊號，不過 Warwick 與 John Innes 團隊發現了一群更加穩定的化合物可以從多達 50% 的鏈黴菌屬細菌家族中（已知約在 1000 種左右）製造出至少一種新的抗生素化合物。
其實當這些菌落在生存的過程中感受到外界所施加的壓力時，他們天生就會產生抗生素來做為他們自身的防禦機制，像鏈黴菌家族的細菌也是如此，處在這種環境之下，他們對於其他細菌的攻擊會更加的敏感。這些細菌必須產生某種化合物，以便將訊號擴散到整個菌落並開始製造它們的武器－天然抗生素。
這種訊息物質所存在的數量少到難以置信。化學家們只能從這些微生物當中分離出幾微克（micrograms）而已，然而大多數的科學儀器對於化合物的有效分析濃度至少要毫克（milligrams）的數量（編按：這意味著微生物產生這些物質的數量比儀器可以偵測到的有效分析濃度還要小一千倍）。然而Warwick 團隊能利用 Warwick 大學所提供的 700 MHz 核磁共振儀（NMR）進一步測量這些只有 5 毫克的可能新訊號化合物，經確認後為 2-alkyl-4-hydroxymethylfuran-3-carboxylic acids（AHFCAs，2-烷基-4-羥基甲基呋喃-3-羧酸）。
圖2. 2-alkyl-4-hydroxymethylfuran-3-carboxylic acids（AHFCAs，2-烷基-4-羥基甲基呋喃-3-羧酸）
本研究者是由 Warwick 大學化學系的 Christophe Corre 博士以及 Greg Challis 教授所領導，他們利用某些可取得之來自鏈黴菌屬細菌家族的全基因序列結合上他們新發現的化合物進行實驗。他們相信這些 AHFCA 化合物能在刺激已知以及嶄新抗生素的生產中扮演某種角色。當他們將 AHFCAs 添加到 Streptomyces coelicolor（藍色鏈黴菌）W81 時，證明了他們的假設是正確的，因為這些化合物刺激了 methylenomycin 抗生素的製造。
圖3.Christophe Corre 博士（圖片來源：http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/chemistry/research/challisgroup/group_members/）
圖4. Greg Challis 教授（圖片來源：http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/chemistry/research/challisgroup/group_members/）
圖5. Streptomyces coelicolor（藍色鏈黴菌）
圖6. 抗生素 methylenomcyin A 結構
雖然 methylenomycin 是一種已知的抗生素，但研究者也認為製造這種抗生素的新路徑很有可能亦會受到 AHFCAs 的控制。在實驗室中利用 AHFCAs 便能以相對輕鬆的方法製造出顯著的數量，而且能成為一種用來探索抗生素的新工具。研究人員希望能持續挹注資金以便能不斷的研究 AHFCAs 並開發出發現新藥的方法。透過添加 AHFCAs 到各種鏈黴菌中來啟動製造抗生素的上百種路徑。
Christophe Corre 博士說到：「稍早的結果也假設這樣的研究可以開啟超過五成鏈黴菌的嶄新抗生素製造途徑。已知的鏈黴菌家族有上千種，如果透過 AHFCAs 便可以解開上百種新的抗生素來滿足我們對於有效地抗生素藥物的需求。」
圖7. 在 2006 年時，Gerg Challis 教授的研究團隊也曾經從 Streptomyces 鏈黴菌家族中提煉出另一種歸類在 prodiginines 內的抗癌藥物 streptorubin。A colony of S. coelicolor bacteria that could be used to make a prodiginine such as streptorubin (shown in yellow).（圖片來源：http://www.sciencedaily.com/releases/2006/10/061031185318.htm）
Journal reference:
Christophe Corre, Lijiang Song, Sean O'Rourke, Keith F. Chater and Gregory L. Challis.
2-Alkyl-4-hydroxymethylfuran-3-carboxylic acids, antibiotic production inducers discovered by Streptomyces coelicolor genome mining.
PNAS, 27 October 2008
Adapted from materials provided by University of Warwick.
原始報導：
ScienceDaily：New Chemical Key Could Unlock Hundreds Of New Antibiotics
相關報導：
1. ScienceDaily：Bacteria Could Make New Library Of Cancer Drugs That Are Too Complex To Create Artificially
2. Wikipedia 百科：靈菌紅素（Prodigiosin）