青霉素等抗生素常被用于对付细菌，但现在一些细菌不仅对抗生素产生了耐药性，甚至还能以抗生素为食。一项最新研究揭开了细菌为何能“吃”青霉素的秘密，相关发现有助于解决抗生素污染问题。

美国圣路易斯华盛顿大学医学院等机构的研究人员近日在英国《自然·化学生物学》（Nature Chemical Biology）杂志上发表的论文说，他们分析了 4 种能“吃”青霉素的土壤细菌，发现有 3 组基因在这个过程中发挥重要作用。

在这些基因的作用下，细菌会先释放β－内酰胺酶，以此使青霉素失去杀菌能力，然后再释放一种特殊的酶，用于将青霉素分解为可供“食用”的物质。整个过程就像有经验的厨师处理河豚一样，先去除毒素，然后享用美食。

青霉素是人类最早发现的抗生素，曾在卫生领域发挥巨大作用。但随着细菌耐药性增强，包括青霉素在内的许多抗生素作用越来越有限。近来人类研发新型抗生素的速度已经跟不上细菌产生耐药性的速度，这被视为全球卫生领域的严峻挑战。

细菌产生耐药性的原因包括滥用抗生素、药厂废水乱排等。大量抗生素通过各种方式进入土壤和水源等环境中，导致越来越多的细菌产生耐药性。

研究人员说，了解细菌如何“吃”青霉素的机制，有助于研发新型抗生素，还能帮助解决抗生素污染问题。由于仅靠环境中天然存在的某些细菌难以有效消除抗生素污染，他们认为可用基因改造等方法，使大肠杆菌获得“吃”抗生素的能力，然后在有需要的地方投放这些细菌，帮助清除土壤和水源中的抗生素污染。（来源：新华网）

Shared strategies for β-lactam catabolism in the soil microbiome

Abstract  The soil microbiome can produce, resist, or degrade antibiotics and even catabolize them. While resistance genes are widely distributed in the soil, there is a dearth of knowledge concerning antibiotic catabolism. Here we describe a pathway for penicillin catabolism in four isolates. Genomic and transcriptomic sequencing revealed β-lactamase, amidase, and phenylacetic acid catabolon upregulation. Knocking out part of the phenylacetic acid catabolon or an apparent penicillin utilization operon (put) resulted in loss of penicillin catabolism in one isolate. A hydrolase from the put operon was found to degrade in vitro benzylpenicilloic acid, the β-lactamase penicillin product. To test the generality of this strategy, an Escherichia coli strain was engineered to co-express a β-lactamase and a penicillin amidase or the put operon, enabling it to grow using penicillin or benzylpenicilloic acid, respectively. Elucidation of additional pathways may allow bioremediation of antibiotic-contaminated soils and discovery of antibiotic-remodeling enzymes with industrial utility.

原文链接：http://www.nature.com/articles/s41589-018-0052-1