研究潘多拉菌这种神秘且具耐药性的科学家们发现了一个惊人转折：这些病原体不仅构成威胁，还能产生强效天然化合物。通过分析新发现的pan基因簇，科学家们鉴定出两种新型分子——潘多拉杆菌素A和B。这些分子使细菌能从环境中夺取铁元素，使其在人体等贫铁环境中获得生存优势；同时通过剥夺竞争对手的铁元素破坏其生存，可能重塑囊性纤维化等疾病中的微生物群落结构。
尽管Pandoraea细菌构成高度健康风险，但其分子特性至今鲜为人知。"我们只知道这些细菌存在于自然界，并且可能具有致病性，因为在囊性纤维化或败血症患者的肺部微生物组中发现过它们，"赫尔佐格解释道。
铁元素争夺战
与大多数生物体一样，铁对细菌也至关重要。"例如，铁在生物体的酶和呼吸链中起着核心作用，"赫尔佐格解释道。尤其在人体等贫铁环境中，充分吸收该元素的条件远非理想。因此许多微生物会产生所谓的铁载体：这类小分子能从环境中结合铁并将其运输至细胞内。
"然而，此前在Pandoraea细菌中未发现任何已知的毒力因子或生态位因子能帮助其存活，"赫尔佐格表示。研究团队因此希望探究Pandoraea菌株如何能在如此竞争激烈的环境中生存。
通过生物信息学分析，该团队发现了一个名为pan的未知基因簇。它编码一种非核糖体肽合成酶——这是生产铁载体的典型酶类。"我们从基因簇分析入手，专门寻找可能负责生产铁载体的基因，"赫尔佐格报告称。
通过基因定向失活、基于培养的方法及尖端分析技术——包括质谱分析、核磁共振波谱、化学降解和衍生化——耶拿的研究人员成功分离出两种新型天然产物并阐明其化学结构：潘多拉菌素A和B。两者均能螯合铁元素，可能在Pandoraea菌株应对恶劣环境中发挥重要作用。"当环境中铁稀缺时，这些分子协助细菌摄取铁元素，"赫尔佐格解释道。
铁量递减，竞争减弱
生物测定还显示，潘多拉菌素通过剥夺假单胞菌、分枝杆菌及寡养单胞菌等竞争对手的铁元素，抑制其生长。
对囊性纤维化患者肺部痰液样本的分析进一步揭示，pan基因簇的检出与肺部微生物组变化相关。因此潘多拉菌素可能直接影响病变肺部的微生物群落。
"然而，从这些发现中推导医学应用仍为时过早，"赫尔佐格强调。尽管如此，该发现为Pandoraea属细菌的生存策略及人体内生命资源的复杂竞争提供了重要信息。
本研究由莱布尼茨-HKI研究所与耶拿大学、海德堡大学及香港大学密切合作完成。研究在"微生物平衡"卓越集群和ChemBioSys合作研究中心框架下进行，并获德国科学基金会资助。分析所用成像质谱仪由图林根自由州资助并由欧盟共同出资。