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研究人员如何使用定向进化来使细菌产生新的抗生素？
进化是一个令人难以置信的过程，允许生命适应环境的变化。在20世纪90年代，弗朗西斯·阿诺德的实验室展示了人们如何通过操纵微生物以某种方式进化，从而将这一过程转化为优势，这可能导致新的药物和其他突破。这一发现为阿诺***得了2018年诺贝尔化学奖，现在她的团队正在利用这项技术开发新的抗生素。
该团队正在研究创造新抗生素的一个特别具有挑战性的方面 - 制造一种称为β-内酰胺环的分子结构。这些基本上是原子组成的环，可以破坏细菌构建细胞外壁的能力，有效地杀死它，它们位于许多常见抗生素的核心，如青霉素。
但β-内酰胺环可能很难制造。它们从长链分子开始，然后折叠回自身以形成环。通常情况下，化学家必须添加额外的引导分子来“告诉”它们在哪里折叠，然后必须在以后删除这些分子，这只会为过程增加更多步骤并且出现更多错误的机会。
因此，研究人员开始着手简化这一过程，将艰苦的工作转移到酶上。在加州理工学院工作的团队使用定向进化技术指导酶以特定方式进化。研究团队可以将酶的遗传密码转移到细菌中，细菌会产生这些酶。
在这种情况下，该团队开发了一种名为细胞色素P450的酶，以便它可以构建β-内酰胺。他们还制造了其他可以构建其他类型结构的酶，包括γ-内酰胺和δ-内酰胺。它们之间的区别在于每个原子中有多少原子 - β-内酰胺是由三个碳原子和一个氮原子组成的，而γ-内酰胺则将其加成四个碳原子，而δ-内酰胺则更进一步。
“我们正在开发具有自然界中无法发现的活性的新酶，”该研究的共同作者Inha Cho说道。“内酰胺类可以在许多不同的药物中找到，但特别是在抗生素中，我们总是需要新的药物。”
该团队表示，这些酶是他们有史以来获得的最有效的酶，每种酶能够产生多达一百万个β-内酰胺分子。这些分子显然已经准备好用于工业用途 - 这是一个好消息，考虑到细菌对我们最好的抗生素产生耐药性有多快。
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