单细胞生物壮举的背后英雄合成研究

　　

生物通报道：哺乳动物通常对自己的后代都保护有佳。但事实上，像阿米巴虫这样的极其简单的单细胞动物也会很爱护它们的孩子。它们会执行英勇的发育行动：当细菌食物供应枯竭时，阿米巴虫会与它们的邻居联合起来形成一种能够拯救后代的多细胞“塔”。

在即将出版的《自然－化学生物学》杂志上，来自Salk生物学研究所和分子生物学医学研究委员会的研究人员利用传统的和计算机方法证实了粘菌(Dictyostelium)如何合成化学信号DIF-1（分化诱导因子，Differentiation Inducing Factor）。这种物质是它们发育变形所需的。

研究证明了生物信息学、酶学、结构生物学和遗传学联合方法是破解生物体利用天然化合物存活并在逆境中昌盛的核心问题的强大工具。

当粘菌挨饿时，它们会联合起来形成一种多细胞的类似鼻涕一样的生物，它们能像一个蠕虫一样集体移动。在DIF-1信号下，这种生物逐渐站立起来并且它们的细胞形成一种柄细胞柱或下一代的孢子细胞。这些孢子栖息在柱子的顶端柄等待食物供应的恢复。

Noel和Michael Austin博士对不同植物和微生物聚酮化合物（polyketides）生物合成很感兴趣。植物能够产生聚酮化合物天然产物如类黄酮和芪类(stilbenes)，它们能够用作遮光剂、抗生素、花色素和抗氧化剂。

研究分析表明DIF-1就属于这类物质。在阅读了《自然》杂志上的一篇有关聚酮多样性的文章后，研究人员意识到粘菌的重要发育信号DIF-1的核心化学结构与植物的III型PKS产生的天然化合物很相似。

当时，研究人员正在进行粘菌基因组的测序工作。一天晚上，Austin进行一项生物信息学研究以寻找表明粘菌中存在III PKS酶的遗传证据。通过使用不同的计算机程序来寻找、装配相应的“原材料”DNA测序片段并翻译这些基因编码的蛋白质，Austin重构了两种类型的III PKS类似基因序列。他还意外地发现，这些推测出的III PKS基因揭示出每个粘菌的III PKS被融合到了其他的酶活性蛋白结构域。（生物通记者杨遥）