几十年来，科学家和医生已经知道土壤中的细菌可以产生链脲佐菌素，链脲佐菌素是一种抗生素化合物，也是某些类型的胰腺癌的重要治疗方法。

然而，尚不清楚细菌是如何做到这一点的。

在化学和化学生物学教授艾米丽巴尔斯库斯(Emily Balskus)的领导下，一个研究小组解决了这一过程，首次表明该化合物是通过酶促途径产生的，并揭示了驱动这一过程的新化学过程。这项研究发表在2月7日出版的《自然》杂志上的一篇论文中。

使这种分子成为有效抗癌剂的是一种叫做亚硝胺的化学结构，barrs Kouss称之为分子的反应性“弹头”。

众所周知，亚硝胺具有很高的反应性，在许多其他化合物中具有毒性，而除了治疗癌症之外最常见的致癌物就是从烟草到腌肉的各种致癌物。

“这种化学基序具有重大的生物学意义，已经得到了彻底的研究，”巴尔斯库斯说。“在我们的工作之前，这种化学基序如何在生物系统中产生的想法涉及非酶化学——它只是在正确的条件下发生。”

然而，巴尔斯库斯和他的同事们怀疑故事可能更复杂，并开始探索细菌是否进化成了产生亚硝胺化合物的自然方式。

“这是我们在这篇文章中发现的，”她解释道。“我们发现了细菌用来构建链脲佐菌素的生物合成基因和生物合成酶。

“就这个官能团是如何形成的而言，它揭示了一个巨大的惊喜，”她继续说道。“因为事实证明，它是由一种以非常不同的方式制造亚硝胺的酶制成的。这种反应在生物学或合成化学中有非常有限的先例。”

巴尔斯库斯和他的同事发现了一种具有两个不同结构域的铁依赖酶，每个结构域催化该过程中的不同步骤。

“这两个领域与酶中的其他化学相关，但在蛋白质背景下，两者都在做非常新的事情，”巴尔斯库斯说。“总的来说，从纯化学的角度来看，这是一种非常令人兴奋的酶。”

她补充说，从生物学的角度来看，这同样令人兴奋，因为这首次表明生物学进化出了一种特定的方式来制造亚硝胺。

“当我们在细菌基因组中寻找类似这样的酶时，我们会看到许多这样的酶，包括人类病原体和植物中的一些基因簇，”巴尔斯库斯说。“因此，我们似乎没有完全认识到大自然是如何利用这类化合物的。发现有特殊的酶来制造这种类型的官能团，它可能由如此多种微生物制成的事实表明，由于其生物学，它起着重要的作用。”

巴尔斯库斯表示，未来她正与合作者一起在分子水平上理解酶的作用，更好地理解亚硝胺产生的中间步骤。

巴尔斯库斯还想研究其他细菌——尤其是人类病原体——是否以及如何依赖类似的酶来产生潜在的有毒化合物。

“我们想回答的问题是，这种新酶是否允许人类病原体做一些破坏宿主的事情，”她说。“现在我们已经发现了这些基因簇，我们可以开始问这些含有N-亚硝胺的其他化合物可能在做什么。”