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这款上市近30年的糖尿病药物来自土壤细菌,其背后的生物合成途径之谜正在被揭开......

2022-06-25作者:壹声资讯
糖尿病非原创

2型糖尿病是一种严重的代谢疾病.,通常与肥胖、缺乏运动和不良的饮食习惯有关。随着这一群体的不断壮大,糖尿病患者人数也在逐年递增。据国际糖尿病联合会(IDF)发表的最新版数据显示,截至2019年,全球共有4.63亿人患有糖尿病。平均而言,基本上10个人里就有1个是糖尿病患者。这一比例着实惊人。

众所周知,糖尿病几乎是一种“一旦拥有,终身相伴”的疾病。对于患者来说,药物治疗已融入日常,因为控制血糖水平是一项终生的“事业”。

阿卡波糖是许多2型糖尿病患者每日都要服用的药物之一,于1996年上市。它属于α-糖苷酶抑制剂,可以抑制肠道中α-糖苷酶的活性,通过延缓肠道双糖、寡糖和多糖等碳水化合物的降解,以及延缓碳水化合物来源的葡萄糖吸收,从而达到降低餐后血糖的目的。

阿卡波糖来自土壤细菌,但直到现在,其背后的生物合成途径仍然不为人所知。

近日,发表在《Nature Communications》上的一项新研究中,来自俄勒冈州立大学的研究团队发现了抗糖尿病药物阿卡波糖如何在自然界中形成,从而揭示其完整的生物合成途径。该研究为通过生物技术改进药物制造打开了大门。

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这一发现尤其重要,因为随着糖尿病患者人数的不断增加,全球对阿卡波糖的需求也越来越高。

阿卡波糖(Acarbose)最初是从土壤中的游动放线菌属Actinoplanes)等细菌分离出来的。这些细菌会分泌阿卡波糖来阻碍环境中其他细菌的生长,从而获得竞争优势。天然的细菌版本和药物阿卡波糖都能抑制a-葡萄糖苷酶,可以将复杂的糖分解成一种可代谢的能量形式。尽管阿卡波糖具有重要的治疗意义,但科学家们还没能完全了解它是如何在自然界中合成的。

这项新报告了阿卡波糖的完整生物合成途径及其结构成分,阐明了所有以前未知的步骤。

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上图为Actinoplanes sp.SE50/110中的阿卡波糖生物合成过程图。a:Actinoplanes sp.SE50/110中的阿卡波糖生物合成基因簇。b:阿卡波糖生物合成途径。紫色粗箭头表示在本研究之前已明确的生化步骤(蓝色背景色)。蓝色和红色箭头表示先前提出的路径。黑色粗箭头显示了本研究中阐明的途径(黄色背景色)。

该研究不仅揭示了这种高价值药物如何在自然界中形成,而且还为进一步改进阿卡波糖的工业生产提供了一个平台,例如通过修改产生阿卡波糖细菌的DNA或其他生物技术方法。从科学和工业角度来看,了解阿卡波糖完整的生物合成途径非常重要。

研究人员表示,目前仍不清楚的是为什么土壤细菌会产生阿卡波糖,以及这种化合物对它们有什么作用。一些学者推测,阿卡波糖在细菌细胞内部和外部空间之间起到了运输糖的作用,或者它可以保护自己不受其他生物体碳水化合物降解酶的影响。

研究通讯作者、俄勒冈州立大学药学系Taifo Mahmud博士说:“对于在自然环境中产生阿卡波糖的生物来说,其功能到底是什么?这仍然是未来研究的一个令人兴奋的课题。”

来源:中国生物技术网

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