科學家發現與青黴素作用相反的全新抗生素，能阻止細菌分裂時的細胞壁分解，將細菌活活憋死
說起抗生素，大家第一個想起的可能就是青黴素，弗萊明發現青黴素的故事很多人也耳熟能詳，他也因此獲得了1945年的諾貝爾生理學或醫學獎。青黴素殺菌靠的是破壞細菌的細胞壁，讓細菌吸水把自己由內而外地炸死。
而最近，來自加拿大麥克馬斯特大學的Elizabeth J. Culp和Gerard D. Wright等科學家，發現了一種與青黴素作用機制完全相反的兩種抗生素——complestatin和corbomycin。它非但不會破壞細菌的細胞壁，反倒讓細胞壁變得穩固無比，把細菌活活困死在其中。用個成語來說的話，就是讓細菌作繭自縛。
這一研究發表在Nature上[1]。青黴素，被譽為20世紀最偉大的發明之一，在二戰那個年代可以說是獨一無二的神藥，挽救了無數傷兵的性命，甚至一度價比黃金。後來抗生素的種類多了，價格也下來了，於是要做手術來一個，咽喉腫痛來一個，感冒發燒來一個，養雞養鴨來一個。然後，細菌們就耐藥了。
耐藥了就研發新藥吧，然後接著廣泛使用，接著產生耐藥性，接著研發新藥。不過這樣的循環估計很快就會被打破了，畢竟1990年後人類就幾乎沒有發現新的抗生素種類[2]，世衛組織也在2017年9月確認世界抗生素瀕臨枯竭[3]。
好在現在生物信息學發達，從基因上篩選新的抗生素成為了可能。研究人員就根據生物合成基因簇和抗生素抗性基因這兩方面，試著對糖肽類抗生素展開了篩選。
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用來篩選的這兩類基因中，生物合成基因好理解，它是微生物用來合成抗生素的。至於抗生素抗性基因，微生物總不能讓自己產生的抗生素把自己弄死吧。而糖肽類抗生素的抗性基因，通過靶向修飾起作用，十分獨特，易於識別。
通過對基因信息的一步步分析，研究人員確定了兩種可能的新抗生素。其中之一是一個已知的化合物complestatin，而另一種則來自採於加拿大亞伯達省的一株鏈黴菌，被命名為corbomycin。
complestatin和corbomycin的分子結構
這兩種新的抗生素的抑菌能力都與糖肽類抗生素的代表——萬古黴素——相當，常見的一些耐藥菌，比如耐甲氧西林金葡菌，也能殺滅。甚至說對於突破了人類最後一道防線的耐萬古黴素腸球菌，complestatin和corbomycin也有活性。
接下來就該搞清楚它倆的殺菌機制了。通常來說，萬古黴素等糖肽類抗生素，會作用在細菌細胞壁中的肽聚糖上，阻止細菌細胞壁合成，跟青黴素的作用機制有些類似。不過研究顯示complestatin和corbomycin並不能與肽聚糖上的相應位點結合，它們的作用機制與一般的糖肽類抗生素存在差異。
通過進一步的分析和試驗，研究人員認為complestatin和corbomycin還是作用在肽聚糖的代謝上，但並沒有抑制細胞壁的合成。
不過研究人員發現，在complestatin和corbomycin的最低抑制濃度以下，它們會讓細菌的分裂出現異常。細菌細胞本身（原生質體）已經分成了兩個，但卻沒能完成分裂，而是形成一條扭曲打結的細胞鏈，已知的抗生素中都沒發現過這樣的現象。
complestatin和corbomycin讓細菌長成扭曲打結的一長串
這兩個抗生素到底是怎麼讓細菌長的如此畸形？研究人員嘗試通過篩選抗性菌株的方法來找出它們的作用機制。但這一過程卻出乎意料的難，金葡菌乾脆沒有進化出對這兩個抗生素的抗性，而枯草桿菌在最低抑制濃度下連續培養了25天，才演化出對這兩種抗生素的微弱抗性，讓最低抑菌濃度升高了3倍 。
通過對產生了抗性的菌株的分析，研究人員認為，這兩種抗生素可能阻斷了細菌自溶素的功能。
這個自溶素是細菌用來拆開自己的細胞壁的。雖說細胞壁就像細菌的螃蟹殼一樣保護了細菌，但細菌還是要長大，還是要分裂，這時候就需要把細胞壁拆開個口子了，如同螃蟹蛻殼一樣。而青黴素的殺菌作用，除了抑制細胞壁合成，也恰恰利用了自溶素去拆除現有的細胞壁，讓細菌爆炸。
而complestatin和corbomycin，正好可以拮抗青黴素的作用，阻止青黴素作用下細菌的爆炸。在抑菌時，它們也正是抑制了細菌的自溶素，讓細菌困死在自己的細胞壁裡，展示了一下什麼叫做作繭自縛。
細菌用細胞壁保護自己，困死在自己的盔甲裡也是機關算盡。
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