CIIMAR和赫尔辛基大学的研究人员发现了一种天然蓝藻产物中的新型生化修饰，揭示了一种具有生物技术和药物开发前景的前所未有的工具。
sph BGC的工程化导致磷酸化球环肽相关化合物的产生。图片来源：《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-65184-2
想象一下，蓝藻就像微型工程师，数百万年来一直在生产具有保护、生存、通信和竞争特性的分子。科学界已经发现了许多这类我们称之为天然产物的分子，并将其应用于各种领域：从海军工业到制药和医学。
这一次，这些"蓝色工程师"让CIIMAR的研究人员大吃一惊，它们展示了一种新的生化技巧：能够在称为磷酸化的过程中向蓝藻肽（蓝藻中最具研究价值的具有治疗潜力的肽家族之一）添加磷酸基团，而这一过程此前从未在该化合物家族中观察到过。
这一发现的潜力，虽然高度特定于天然产物化学，但简单来说：它为海洋生物技术，特别是未来药物的开发，开辟了全新的可能性。
这项研究现已发表在《自然通讯》杂志上，由该团队的首席研究员佩德罗·莱昂协调，与赫尔辛基大学的大卫·菲厄合作完成。CIIMAR蓝藻天然产物组的研究员拉克尔·卡斯特洛-布朗库是第一作者。
新的分子工具
LEGE 00240株Dolichospermum sp.的多囊藻肽(dol)BGC和PH219株Aphanizomenon sp.的aphanizomenamide(aph)BGC以及蓝藻肽1-5的发现。图片来源：《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-65184-2
在卡斯特洛-布朗库在波尔图大学科学学院（FCUP）攻读海洋生物技术和水产养殖博士学位期间，对LEGE（CIIMAR）和UHCC（赫尔辛基大学）收藏的蓝藻基因组进行的生物信息学分析揭示了一个意外线索：一种具有"额外"结构域的酶，使其能够执行磷酸化。
卡斯特洛-布朗库对这一发现的简单性感到惊讶："最令人着迷的是看到基因组中识别出的一个小遗传序列如何导致在蓝藻肽中发现一种新的修饰。"
这是一种罕见的酶，它将这种新的磷酸化可能性与已知的蓝藻肽生物合成途径结合起来。简而言之，这种此前从未观察到的组合在生物技术工具箱中充当了一个新模块：它使蓝藻自身能够自然、可持续地生产磷酸化分子，无需实验室化学。
"这是基因组学如何揭示自然界中隐藏的新生化功能的完美例证，"CIIMAR研究员解释道。
但为什么这很重要？
磷酸化是细胞中非常常见的生化过程，其中磷酸基团被添加到其他分子上。在蛋白质中，这种修饰通常作为一种临时调控机制，根据细胞需要开启或关闭其活性。然而，本研究中发现的磷酸化是不同的。
它不是一种短暂的信号，而是一种稳定的化学修饰，由专门的酶在蓝藻肽的生物合成过程中安装。这种磷酸化是分子最终结构的一部分，赋予其独特特性并可能具有新的生物功能。
"磷酸化是蛋白质中常见的修饰，但在我们通常称为'天然产物'的小型特化分子中却极为罕见，"卡斯特洛-布朗库解释道。蓝藻能够做到这一点超越了迄今为止记录的所有科学知识，并为可持续合成磷酸化化合物开辟了新策略。
未来，研究人员计划构建一个由该新酶磷酸化的肽库，以便探索其在不同领域的治疗潜力，从肿瘤学到再生医学。
"我们认为这项工作可以为开发具有抗癌、抗菌和抗病毒潜力的磷酸化肽库铺平道路，"研究人员补充道。"大自然继续成为创造更可持续和创新产品的取之不尽的灵感源泉。"
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