在与人类及其抗生素的武备比赛中，一边是有才略抗衡生素进化出抗药性的细菌，另外一边是人类的新盟友——其它细菌。

良多常见的抗生素，席卷最为着名的抗生素，即青霉素，都于是一种喻为β-内酰胺环的份子机关为基本的。这些被恰本地命名为β-内酰胺类抗生素的药物会侵扰细菌构建它们的细胞壁的本事。

跟着细菌对现有的抗生素孕育发生抗药性，科学家们与制药公司起劲发现新的抗生素。这意味着需要睁开大量的研究工作来发明新类型的β-内酰胺类抗生素。

β-内酰胺类抗生素是经由采纳链状份子并让它环化而制成的，这有点像把一根绳子的一端绑在这根绳子的两端打结。

最必要的挑衅是正确管制这类环化反馈发生在链状份子的哪个位置上。关于保守的合成化学，化学家们必需将额外的部门增长到他们想要酿成β-内酰胺的链状分子上。假定不有这些额定的部门，这种打结最终将可在差池称的地方上组成，从而孕育发生一些大的环与一些小的环。这对付想要生产一批刚烈的抗生素的人来说是不行取的。然而，增多这些额定的部分会使得这种合成变得加倍芜杂，这是因为需要额外的法式来添加它们，并且在这种环化完成以后，依然需要更多的举措来移除它们。

图片来自Caltech。

在一项新的研讨中，来自美国加州理工学院的研讨人员经过定向进化拓荒出更简单的东西。在定向进化中，酶在履行室中发展进化，直到它们以理想的方式宏扬劝化。一种有用酶的遗传密码被转移到大肠杆菌等细菌中。随着这些细菌生长、决裂与存活上来，它们制作出所需的酶。关连研讨到底揭橥在2019年5月10日的Science期刊上，论文题目为“Site-selective enzymatic C?H amidation for synthesis of diverse lactams”。论文通讯作者为加州理工学院的Frances Arnold博士，论文第一作者为研究生Inha Cho与博士后学者Zhi-Jun Jia。

在这类情况下，Cho与Jia采纳了一种喻为细胞色素P450的酶，这种酶在Arnold履行室中是一种多违拗的主力，让它发生进化以便制作出β-内酰胺。他们还创设出两种此外版本的酶来构建另外环大小的β-内酰胺：一种版本孕育发生γ-内酰胺，即由四个碳原子和一个氮原子组成的环；另外一种版本发生发火δ-内酰胺，即由五个碳原子与一个氮原子组成的环。

Cho说，“我们正在开荒存在在人造界中没法发现的活性的新酶。β-内酰胺可以在很多一致的药物中找到，然而特别是在抗生素中，我们总是需要新的药物。”

Jia指出，他们构建出的酶也尤其有用，每个酶分子可以或许发生多达一百万个β-内酰胺份子。 Jia说，“它们代表了我们实验室中最有用的酶，并为家当运用做好了筹办。”