AbMole綜述：抗生素的多樣世界與科研應(yīng)用（一）在生物和醫(yī)學(xué)研究中，抗生素扮演著不可或缺的角色。從青霉素的首次發(fā)現(xiàn)，到如今種類繁多的抗生素，它們的發(fā)展歷程充滿了科學(xué)探索與人類智慧的結(jié)晶。在腫瘤、抗感染和免疫抑制等研究中，不同類型的抗生素在各自的領(lǐng)域中發(fā)揮著獨特的作用，本文由AbMole為您介紹不同種類的抗生素及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。一、抗真原核微生物抗生素真原核微生物包括細菌、放線菌、真菌、支原體等，一些真原核微生物會引起機體的感染，以下是科研中常用到的相關(guān)抗生素。β-內(nèi)酰胺類抗生素β-內(nèi)酰胺類抗生素大部分是青霉素、頭孢和碳青霉烯的衍生物，如PenicillinG（青霉素G）、Ampicillin（氨芐青霉素）、Amoxicillin（阿莫西林）、Meropenem（美羅培南）等，它們可破壞細菌細胞壁，對多種革蘭氏陽性菌和陰性菌均有效。常用于肺炎球菌、溶血性鏈球菌及厭氧菌感染的研究。β-內(nèi)酰胺酶類抑制劑β-內(nèi)酰胺酶類抑制劑是一類能夠抑制細菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶活性的化合物，從而保護β-內(nèi)酰胺類抗生素免受水解失活，增強其抗菌效果。常見的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑包括Clavulanicacid、Sulbactam、Tazobactam、Enmetazobactam、Relebactam等。上述β-內(nèi)酰胺酶抑制劑常用于耐藥菌株的研究。氨基糖苷類抗生素氨基糖苷類代表性抗生素包括Gentamicin（慶大霉素）、Kanamycin（卡那霉素）、Amikacin（阿米卡星）、Tobramycin（妥布霉素）等。它們可作用于細菌核糖體的30S亞基，阻止蛋白質(zhì)合成的起始，部分還可造成細菌細胞膜損傷，導(dǎo)致細菌死亡。Puromycinaminonucleoside（氨基核苷嘌呤霉素）也屬于氨基糖苷類抗生素，它們除了誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和觸發(fā)細胞凋亡外，還能用于構(gòu)建動物腎病模型。四環(huán)素類抗生素四環(huán)素類抗生素主要有Tetracycline（四環(huán)素）、Doxycycline（多西環(huán)素）、Oxytetracycline（土霉素）等。作用機理也是通過與細菌核糖體30S亞基結(jié)合，進而抑制細菌的蛋白合成，四環(huán)素類抗生素也可用于支原體感染的研究。喹諾酮類抗生素Levofloxacin（左氧氟沙星）、Ciprofloxacin（環(huán)丙沙星）、Enrofloxacin（恩諾沙星）是代表性的喹諾酮類抗生素，均為全合成抗生素。主要作用于拓撲異構(gòu)酶Ⅱ或拓撲異構(gòu)酶Ⅳ，進而抑制細菌DNA合成。對感染呼吸道的細菌和肺炎支原體等具有良好的抑制效果。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素Azithromycin（阿奇霉素）、Clarithromycin（克拉霉素）、Dirithromycin（地紅霉素）等屬于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。它們可與細菌50S核糖體的亞單位結(jié)合，從而干擾蛋白合成，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素傾向于抑制革蘭氏陽性菌，并對支原體和衣原體有良好的抑制效果。Nystatin（制霉菌素）則是一種抗真菌的大環(huán)類抗生素，對許多霉菌、酵母菌和支原體表現(xiàn)出抑制活性。糖肽類抗生素Vancomycin（萬古霉素是糖肽類抗生素的代表性化合物，具有強大的抗菌作用，主要作用于革蘭氏陽性菌，尤其對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）等耐藥菌株具有顯著的抑制效果。二、抗性篩選用抗生素在細胞轉(zhuǎn)染和分子生物學(xué)實驗中，抗性篩選是一種常用的技術(shù)，通過在培養(yǎng)基中添加抗生素，篩選出成功轉(zhuǎn)染或轉(zhuǎn)化的細胞或菌株。G418（遺傳霉素）G418（遺傳霉素）是一種氨基糖苷類抗生素，它在細胞培養(yǎng)中常被用作抗性篩選試劑。G418通過與原核和真核細胞的70S或80S核糖體不可逆性的結(jié)合，進而抑制蛋白質(zhì)合成。在細胞培養(yǎng)中，當(dāng)細胞成功轉(zhuǎn)染并整合抗性基因（如neo基因）后，該基因編碼的氨基糖苷磷酸轉(zhuǎn)移酶能夠共價修飾G418，使其失活，從而賦予細胞在含有G418的選擇性培養(yǎng)基中生長的抗性。需要注意的是，確定G418的最佳篩選濃度是很重要的，哺乳動物細胞篩選時G418的使用范圍通常是200~2000μg/mL，最常用的工作濃度為100~700μg/mL。植物細胞的篩選范圍是10~100μg/mL，酵母細胞的篩選范圍是500~1000μg/mL。Puromycin（嘌呤霉素）Puromycin（嘌呤霉素）是一種來源于Streptomycesalboniger的氨基糖苷類抗生素，常用于篩選能夠表達pac基因的細胞。Puromycin通過模擬氨酰化tRNA（aa-tRNA）的3'末端，和正常氨基酸一起進入核糖體中，隨后阻止翻譯。與G418類似，Puromycin常用于細胞轉(zhuǎn)染后的抗性篩選。HygromycinB（潮霉素B）HygromycinB（潮霉素B）是一種由吸水鏈霉菌產(chǎn)生的氨基糖苷類抗生素，它可以通過干擾70S核糖體易位和誘導(dǎo)mRNA模板的錯讀來抑制蛋白合成，當(dāng)細胞成功轉(zhuǎn)染并整合潮霉素抗性基因（如hph基因）后，該基因會編碼一個激酶（潮霉素激酶），通過磷酸化HygromycinB使其失活，從而賦予細胞對HygromycinB的抗性。一般在轉(zhuǎn)染后的24~48小時進行HygromycinB的抗性篩選。BlasticidinS（殺稻瘟菌素S）BlasticidinS（殺稻瘟菌素S）是一種從灰色鏈霉菌中提取的核苷類抗生素。它主要通過干擾核糖體中肽鍵的形成來抑制原核和真核細胞的蛋白質(zhì)合成。當(dāng)bsr、bsd或bls基因被成功整合后，細胞可編碼BlasticidinS脫氨酶，催化BlasticidinS發(fā)生脫氨基反應(yīng)并生成對細胞無毒性的衍生物，從而賦予細胞對BlasticidinS的抗性。AureobasidinA（金擔(dān)子素）AureobasidinA（金擔(dān)子素）具有很強的抗真菌能力。它在較低的濃度下（0.1-0.5μg/mL）即可對酵母產(chǎn)生毒性，這一特性使其成為酵母篩選中的理想工具。金擔(dān)子素非常適合用作陽性克隆的篩選，在酵母轉(zhuǎn)化實驗中，通過將外源基因?qū)虢湍讣毎⑹蛊渑c金擔(dān)子素抗性基因（如AUR1-C基因）共表達，可以在含有金擔(dān)子素的培養(yǎng)基上篩選出成功轉(zhuǎn)化并表達抗性基因的酵母細胞。AureobasidinA也是酵母單/雙雜交實驗中理想的篩選標(biāo)記。在酵母雜交系統(tǒng)中，金擔(dān)子素抗性基因可以作為報告基因之一，用于檢測兩個蛋白之間或蛋白與DNA之間的相互作用。當(dāng)兩個蛋白發(fā)生相互作用時，會激活報告基因的表達，使酵母細胞獲得金擔(dān)子素抗性。原核轉(zhuǎn)化篩選對于一些原核細胞