在冰冷的南极海底，很少有地方比海鞘或“海鞘”的组织离你的药柜更远 - 但这正是科学家们正在寻找黑色素瘤的新治疗方法的地方，黑色素瘤是最危险的皮肤癌类型之一。

在今天发表在mSphere上的一篇新论文中，来自DRI，洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)和南佛罗里达大学(USF)的研究小组朝着他们的目标迈进，成功地追踪了一种名为“palmerolide A”的自然产生的黑色素瘤抗化合物的来源：一种居住在Synoicum adareanum中的微生物，Synoicum adareanum是南极洲安维斯岛群岛水域常见的一种鞘鱼。

“我们长期以来一直怀疑棕榈内酯A是由生活在这种鞘翅目宿主物种S. adareanum中的多种细菌之一产生的，”主要作者，DRI生物学研究教授Alison Murray博士解释说。“现在，我们实际上已经能够识别产生这种化合物的特定微生物，这是朝着开发天然来源的黑色素瘤治疗方法迈出的一大步。

研究小组确定的细菌是一个新的和以前未研究的属的成员，念珠菌Synoicihabitans palmerolidicus。这种知识的进步建立在Murray和她的同事十多年来对棕榈内酯A及其与宿主鞘翅目S. adareanum的微生物组(微生物及其基因组的集体套件)的关联中所学到的知识之上。

2008年，Murray与USF化学教授Bill Baker博士和DRI博士后研究员Christian Riesenfeld博士合作，发表了一项关于单一S. adareanum生物微生物多样性的研究。2020 年，该团队扩大到包括来自 LANL、USF 和南特大学的其他研究人员，并发表了一项新工作，确定了 S. adareanum 的“核心微生物组”——这是一套由 21 种细菌组成的常见套件，存在于从安弗斯岛群岛周围收集的 63 种不同的 S. adareanum 样本中。

在该团队的最新研究中，他们更仔细地研究了 2020 年论文中确定的核心微生物组成员，以确定 21 种细菌中的哪一种负责棕榈内酯 A 的产生。他们进行了几轮环境基因组测序，随后是自动和手动组装，基因挖掘和系统发育分析，从而鉴定了生物合成基因簇和产生棕榈内酯A的生物体。

这是我们第一次将南极天然产物与负责其生物合成的遗传机制相匹配，”默里说。“作为一种抗癌疗法，我们不能只是去南极洲大量收获这些海鞘，但现在我们了解了潜在的遗传机制，它为我们打开了一扇门，找到一种生物技术解决方案来生产这种化合物。

“了解棕榈内酯A的生产者可以进行培养，最终将提供足够数量的化合物，用于对其药理学特性进行必要的研究，”Baker补充道。

许多其他问题仍然存在，例如S. adareanum及其产生棕榈内酯的共生体如何分布在南极海洋的景观中，或者棕榈内酯A在该物种的生态学中扮演什么角色。同样，对基因如何编码制造棕榈内酯A的酶的详细研究是即将发表的一份新报告的主题。

为了在南极海底恶劣和不寻常的环境中生存，海鞘动物和其他无脊椎动物(如海绵和珊瑚)与各种微生物建立了共生关系，这些微生物在光保护色素、生物发光和化学防御剂等特征的产生中发挥作用。这些微生物产生的化合物可能具有对人类在科学，健康和工业中有用的医学和生物技术应用。棕榈内酯A是尚未发现的众多例子之一。

“在解开微生物组中各种物种的许多基因组片段的过程中，我们发现这种新型微生物的基因组似乎含有负责棕榈内酯生产的基因的多个拷贝，”LANL的资深科学家和实验室研究员Patrick Chain博士说。“然而，例如，每个副本和法规的作用是未知的。这表明棕榈内酯可能对细菌或宿主非常重要，尽管我们尚未了解它在南极环境中的生物学或生态作用。“这是一个美丽的例子，说明大自然是最好的化学家，”默里补充道。“微生物可以制造这些生物活性的，有时是有毒的化合物，可以帮助宿主促进它们的生存，这一事实是宿主与其微生物伙伴之间发现的进化复杂性以及地球各个角落在我们脚下发生的化学握手的典范。