在冰冷的南极海底，没有什么地方比海鞘组织或“海鞘”离药柜更远了——但这正是科学家们正在寻找治疗黑色素瘤的新方法，黑色素瘤是最危险的黑色素瘤之一。皮肤癌的类型。

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)的一个研究小组朝着他们的目标迈进了一大步，成功地追踪了一种天然产生的抗黑色素瘤化合物其来源被称为“palmerolideA”：一种存在于Synoicumadareanum中的微生物，这是一种常见于南极洲安弗斯岛群岛水域的海鞘。

“我们长期以来一直怀疑，palmerolideA是由生活在这种海鞘宿主物种S.adareanum中的多种细菌中的一种产生的，”主要作者、DRI生物学研究教授AlisonMurray博士解释说。“现在，我们实际上已经能够识别出产生这种化合物的特定微生物，这是朝着开发天然衍生的黑色素瘤治疗方法迈出的一大步。”

亚瑟港的晚春。南极洲安弗斯岛周围的水域是一种叫做Synoicumadareanum的海鞘的家园。一项新的研究追踪了PalmerolideA(一种具有抗黑色素瘤特性的关键化合物)的产生，可以追溯到这种海鞘微生物组的成员。图片来源：艾莉森E.默里，DRI

研究小组发现的细菌是一个新的、以前未经研究的属，CandidatusSynoicihabitanspalmerolidicus的成员。这种进步在知识基础上什么Murray和她的同事们得知对面超过对palmerolide的研究及其与关联十年微生物主机海鞘的(微生物和它们的基因组的集体套件)，Sadareanum。

2008年，Murray与USF化学教授BillBaker博士和DRI博士后研究员ChristianRiesenfeld博士合作，发表了关于单个S.adareanum生物体的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，并发表了新工作，确定了S.adareanum的“核心微生物组”——一种常见的21种细​​菌物种，存在于63个不同的样本中从AnversIsland群岛周围收集的S.adareanum。

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​​菌中的哪一种负责产生PalmerolideA。他们进行了多轮环境基因组测序，然后进行自动化以及手动组装、基因挖掘和系统发育分析，最终确定了生物合成基因簇和产棕榈内酯A的生物体。

Synoicumadareanum位于南极洲波拿巴角80英尺深的水中。新的研究追踪了具有抗黑色素瘤特性的关键化合物palmerolideA的产生，以及由这种海鞘微生物组成员在基因组中编码的一组基因。图片来源：BillJ.Baker，南佛罗里达大学

“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，它为我们找到了一种生物技术解决方案来生产这种化合物打开了大门。”

“了解PalmerolideA的生产商可以进行培养，最终将提供足够数量的化合物，用于对其药理特性进行所需的研究，”贝克补充道。

许多其他问题仍然存在，例如S.adareanum及其产生Palmerolide的共生体如何分布在南极海洋的整个景观中，或者palmerolideA在这种海鞘的生态学中扮演什么角色。同样，即将发表的一份新报告的主题是对基因如何编码制造palmerolideA的酶进行详细调查。

AndrewSchilling(南佛罗里达大学)在南极洲鸬鹚墙100英尺深的水中潜水。在南极半岛安弗斯岛附近寒冷的零度以下海域工作的SCUBA潜水员收集了用于微生物组特征的样本。图片来源：BillJ.Baker，南佛罗里达大学

为了在南极海底恶劣和不寻常的环境中生存，海鞘和其他无脊椎动物(如海绵和珊瑚)与多种微生物建立了共生关系，这些微生物在产生光保护色素、生物发光和化学防御剂等特征中发挥作用.这些微生物产生的化合物可能在科学、健康和工业领域对人类有用的医学和生物技术应用。PalmerolideA是许多尚未发现的例子之一。

“在解开微生物组中不同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包含负责生产棕榈内酯的基因的多个拷贝，”高级科学家PatrickChain博士说。和LANL的实验室研究员。“然而，例如，每个拷贝的作用和调节是未知的。这表明棕榈内酯对细菌或宿主可能非常重要，尽管我们尚未了解它在南极环境中的生物或生态作用。”

一名潜水员收集Synoicumadareanum的样本，以支持微生物组和生物合成基因簇研究。南极洲帕尔默站，2011年3月。图片来源：南佛罗里达大学的BillDent

“这是大自然如何成为最好的化学家的一个很好的例子，”默里补充道。“微生物可以制造这些生物活性化合物，有时有毒化合物，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在我们脚下各个角落发生的化学握手的典范。星球。”