植物精油抑菌研究论文国外

新春伊始，新型冠状病毒肺炎牵动着亿万人的心，很多会员给我们留言、询问，精油能否预防？能否治疗？该如何用？ “某些精油具有抗病毒特性”，这在精油爱用者中已经是常识了，同时也有一些科学实证支持这个结论。但面对新型冠状病毒，该如何回复信任我们的会员？毕竟，还没有任何的证据能证明精油对它的有效性。 困惑的时候，就去读书和思考。 隔离在家期间，重读了Kurt博士的《The Healing Intelligence of Essential Oils》有关病毒的相关章节，并将读书笔记分享出来。 抛砖引玉，希望与大家一同探讨。 从“精油的三种生理活性”所想到的Kurt博士在《The Healing Intelligence of Essential Oils》（国内翻译成《精油的疗愈智慧》）一书中，阐述了精油的三种生理活性。精油表现出的生理活性可以归纳为三种。 1）非选择性（Nonselective） 非选择性是最常见的活性类型，存在于几乎所有精油中，存在于低分子量、亲脂性的单萜分子中。这些成分具有提振、抗菌和抗病毒作用，它们还可以改变细胞膜。 抗病毒活性似乎很符合精油的非选择性活性。例如，疱疹几乎可以用任何一种精油来治疗。精油的非选择性活性是植物经历长久进化的结果，它有利于保护植物免受来自环境的各种挑战。 2）选择性（Selective） 第二种活性类型是选择性或专一性，主要归因于更大分子、结构更复杂的成分上，如倍半萜、二萜和倍半萜内酯，它们经常与特定的细胞运作过程相互作用。 3）所有非选择性和选择性成分的共同作用 特定植物物种的所有非选择性和选择性成分的共同作用，展现出该种精油特有的整体效应，所有成分的总和与我们的器官系统相互作用，就如同精油在植物体内按照其进化过程中所扮演的角色那样，在人体中完成自己的任务。因此，进化产生的自然成分的这种微调的多维效应，绝对不能通过在实验室中简单地混合各种成分来复制。 经常用来证明天然精油和人工复制品成分相同的色谱分析图，仅仅是粗略的近似值。它们无法解释两者之间的许多物理、化学和生物学上的差异。 用生物学的语言来说，迷迭香或薰衣草精油的典型品质体现在植物整个有机体的组织水平上。比如，薰衣草精油在治疗烫伤方面的神奇效果，目前还没有发现某个单一成分或混合成分能与薰衣草精油整体相提并论。 《The Healing Intelligence of Essential Oils》第四章P66 上面的论述对我们有几点启示： 抗病毒的活性几乎存在于所有精油当中。因为单萜类成分在精油中是极其普遍的。（只不过有能力强弱之分，要区分哪个更强需要细致的科学实验和论证） 比如，我们熟悉的强效抗菌、抗病毒成分： 丁香酚（丁香78%）、芳樟醇（芫荽70%，木兰花70%，罗勒53%，薰衣草31%）、香叶醇（玫瑰草80%）、百里酚（百里香30%，牛至8%）、香芹酚（牛至79%）肉桂醛（桂皮75%，肉桂63%）、对伞花烃（本樟24%，百里香22%）等都是小分子的单萜类化合物。 那么，我们可以推论出，“在特殊时期，不论手头上有什么精油，都可以先用起来，用比不用强，都会起到一定的作用”。 西药的专一性单一靶向（Mono-target Specific）与植物精油的非选择性多重靶向（Multi-target Nonselective）的特性是精油与西药的典型差异。这也从另一个侧面解释了，特定药物只能应对特定病原体，而精油则通常具有较广泛的用途。上图《The Healing Intelligence of Essential Oils》第三章P54 为某一种病毒而研制出来的西药，是对付病毒最强的武器同时也有最大的弱点，就是病毒一旦发生变异，会对药物产生耐药性。而精油的这种能干扰多个分子靶点的非选择性特点，无论病毒的蛋白质序列有什么微小变异，仍然能使病毒失去活性。也就是说病毒难以对精油产生耐药性。 3.精油所呈现出来的“非选择性”以及“选择性和非选择性共同作用”的特性，是植物经过漫长的进化被环境筛选出来的。是植物经过25亿年的试错、突变、适应...，生长出来的能力，虽然以现在的科学水平还无法透彻地认知，用生物学和进化论的思想有助于我们理解和借鉴。 因此，试图用人工合成复制的手段很难达到天然精油的品质。当人类健康受到威胁，正统医学也面临困境的时候，借助天然精油的力量绝对值得尝试。 “如何用精油应对流感病毒”所想到的 再来看一下Kurt博士关于如果应对流感病毒的建议，应该有借鉴意义： “使用精油治疗流感有两个重点：第一、精油能有效对抗流感病毒。第二、精油很难顺利到达被病毒感染的区域。基于第二点，用精油治疗流感不像治疗疱疹甚至普通感冒那样神奇有效。一旦流感病毒感染了肺组织，典型的症状，如虚弱、关节痛、肾痛和发烧都出现了，简单地用高剂量的精油“切断”感染通常是行不通的。 正确的方法是：在流感期间使用精油来控制病情，防止继发性细菌感染。如果没有精油，鼻窦腔或支气管的继发性细菌感染是很常见的。主要目的是稳住病情不让它继续蔓延，并预防并发症。 这听起来有点消极，但事实证明这是一个合理的选择，而且重要的是，它避免了使用抗生素来治疗继发性细菌感染。通过让身体经历这个过程，免疫系统会积聚力量，并有机会击败病毒，通常会在发病后变得更强大。”——《The Healing Intelligence of Essential Oils》第10章 P138 这几天，网上流传一个说法，“既然酒精能杀灭新型冠状病毒，那么大量喝酒就可以杀死病毒了。”现在已经辟谣了，大家知道这是不可能的。因为75%的酒精，喝下去到了肠胃，很难到达肺部，即便血液中有一小部分，也很难达到杀灭病毒所需的浓度。反而大量饮酒会降低人体的免疫力。 对于新型冠状病毒，困难的不是如何杀灭。因为在体外，有很多方法可以杀死病毒，据报道：乙醇、乙醚、含氯消毒剂、高温等都可以杀死病毒，难题是：当病毒已经进到肺里，你如何消灭它，同时又能避免继发性细菌感染。 使用精油其实也面临同样的困难。精油有很多体外实验证明能抑制病毒、病菌的繁殖，因此把精油作为体外消毒剂大概率是有效的（有待进一步证实），但是当肺部被病毒感染后，病毒会在体内快速、大量繁殖，精油难以以足够大的剂量、浓度、直接抵达被病毒感染的肺部。 Kurt博士应对流感的建议，其实是换了一种思路，从使用药物的靶向性转变为用精油改变整体免疫状况，防止继发性感染。这与武汉现在采取的治疗方法-支持治疗法，有相似的地方。（支持治疗：通过辅助呼吸、抗感染、补充体液等方法维持患者的生存，然后等待患者自身的免疫系统消灭入侵的病毒） 这里有必要解释一下，什么是继发性感染？ 当人体感染了一种病原体后（比如冠状病毒），免疫力会急速下降，潜伏在体内或体外的其它病原体（细菌、病毒等）会趁虚而入，从而引起其他器官或组织的感染。对患者来说是重大挑战。 精油的非选择性、多重靶向的特点可以同时应对多种细菌、病毒，非常适合用于防止继发性感染。 还有一个事实，也值得我们深思： 针对病毒，研制靶向性的特效药似乎是一个艰难而漫长的过程。距离2003年的SARS已经17年过去了，至今没有针对性的特效药研发出来，仅仅是研制出了疫苗，而且是在SARS爆发的两年后，那时候SARS已经消失了。 据报道新型冠状病毒的疫苗最快也要2~3个月后才能用上。 不是说特效药和疫苗的研制不重要，非常重要，但恐怕是远水解不了近渴。扑灭SARS依靠的不是直接将SARS病毒杀死，而是通过恢复和增强人体的机能，让人体的免疫系统消灭病毒。当然，社会化的隔离措施也起到决定性的作用，避免了进一步传播。 因此可以说“人体的免疫系统就是最好的特效药”。 综上所述： 居家隔离中，我们该如何应对病毒？ 三点建议供参考： 第一道屏障：隔离永远是最有效的措施。严格服从国家的要求，不能因为你有精油就掉以轻心。 第二道屏障：尽一切努力把病毒拦在体外，做好防护和体外消毒。 第三道屏障：提升你的免疫力，这是万一的情况下，能否战胜它的根本。 即使隔离在家，也要想尽办法运动，早睡、睡够、通风、晒太阳，用精油疗法辅助照顾你的免疫系统。 参考配方参考配方：呼吸系统脊柱疗法参考配方：日常香薰参考配方：免疫系统脊柱疗法国内的相关研究下面两个资料是国内科学家关于精油应对病毒的研究，看到这些资料非常地开心和骄傲，对精油疗法的研究不再是国外科学家的专属领地，我们也在奋起直追。 【一篇论文】由苏州大学附属第一医院呼吸内科、美国俄克拉荷马大学联合研究，发表在《BMC补充与替代医学》杂志上的一篇论文： 链接：《保卫复方精油减轻流感病毒的感染：MDCK细胞的体外研究》 实验中使用的是超高比例稀释的保卫，1:4000的浓度即能使病毒减少90%。实验结论认为保卫精油在体外实验中可显著减弱流感病毒的感染力。 【一个PPT】在2019年8月，中国商务部主办，在上海召开的首届中国精油科学与教育论坛中，上海交通大学芳香植物研发中心 的马莉博士后、姚蕾教授联合发表的《植物精油替代抗生素研究进展》可以看到，精油对病菌主要的作用机制是破坏细胞膜，从而使有效成分或抗体进入微生物的细胞内部并破坏它。冠状病毒虽然不是细胞形态，但也有一层包膜，用来保护自己。因此破坏细胞膜的机制对病毒应该也是有意义的。上面列举了一些具有抗菌、抗病毒属性的精油。上面的数据也有力地说明了精油的非选择性、多重靶向的特点。而且很重要的一点是对人体的有益菌群没有伤害作用。试问，“用精油替代抗生素”还有多远的路要走？总    结 ① 抗病毒的活性几乎存在于所有精油当中，有效成分是单萜类。 ② 精油的非选择性多重靶向特性，决定了精油对多种病原体、多个靶向有效，具有广泛用途且难以产生耐药性。 ③ 精油的疗愈特性是植物在为应对环境中病原体而进化出来的。 ④ 精油抗病毒的难点不是在体外杀死病毒，而是在肺部大量感染病毒之后如何有效到达。 ⑤ 防止继发性感染是精油所擅长的。 ⑥ 新型冠状病毒没有特效药，等待特效药可能不现实，人体的免疫系统就是最好的特效药。

大家好，本期为大家带来的是Nature集团旗下的子刊Nature Communications，专门发表生物学、物理学和化学等各领域的高质量研究论文，2020年的影响因子为14.91.

1

Cryo-EM structures of human A2ML1 elucidate the protease-inhibitory mechanism of the A2M family

人 A2ML1 的冷冻电镜结构阐明了 A2M 家族的蛋白酶抑制机制

A2ML1 是一种单体蛋白酶抑制剂，属于蛋白酶抑制剂和补体因子的 A2M 超家族。该研究中，作者研究了人类 A2ML1 的蛋白酶抑制机制，并确定了其天然和蛋白酶切割构象的结构。 A2ML1 的功能抑制单元是一种单体，它依赖于蛋白酶的共价结合（由 A2ML1 的硫酯介导）来实现抑制。与将蛋白酶捕获在由四个亚基形成的两个内室中的 A2M 四聚体相比，在蛋白酶切割的单体 A2ML1 中，无序区域围绕捕获的蛋白酶并可能阻止底物进入。在天然 A2ML1 中，诱饵区域穿过疏水通道，这表明诱饵区域切割对这种排列的破坏会触发广泛的构象变化，从而导致蛋白酶抑制。与补体 C3/C4 的结构比较表明，A2M 蛋白质超家族具有这种机制，可触发蛋白水解激活后发生的构象变化。

2

Origins of glycan selectivity in streptococcal Siglec-like adhesins suggest mechanisms of receptor adaptation

链球菌 Siglec 样粘附素中聚糖选择性的起源表明受体适应机制

细菌与宿主受体的结合是共生和发病机制的基础。 许多链球菌使用 Siglec 样结合区 (SLBR) 粘附在细胞表面表达的蛋白质附着碳水化合物上。 识别的精确聚糖库可能决定生物体是否是严格的共生体而不是病原体。 然而，目前尚不清楚是什么驱动了受体选择性。 该研究中，作者使用了五个具有代表性的 SLBR，并确定了序列和结构高变的受体结合位点区域。 结果表明，这些区域使用嵌合发生和单个氨基酸取代来控制首选碳水化合物配体的身份。 作者进一步评估了首选配体的身份如何影响与人类唾液和血浆样品中糖蛋白受体的相互作用。 由于点突变可以改变首选的人类受体，这些研究表明链球菌如何适应环境聚糖库的变化。

3

Computationally designed hyperactive Cas9 enzymes

计算设计的高活性 Cas9 酶

改变活细胞基因组的能力是了解基因如何影响生物体功能的关键，并且对于修改生命系统以达到有用的目的至关重要。 然而，这一目标长期以来一直受到基因工程所涉及的技术挑战的限制。 基因编辑的最新进展绕过了其中一些挑战，但结果并不理想。 该研究中，作者使用 FuncLib 计算设计具有显着更高的不依赖于供体的编辑活性的 Cas9 酶。 作者使用与酵母细胞存活相关的遗传回路来量化 Cas9 活性并发现工程区域之间的协同相互作用。 这些过度活跃的 Cas9 变体在哺乳动物细胞中有效发挥作用，并将更大、更多样化的插入和缺失池引入目标基因组区域，为增强和扩展基于 CRISPR 的基因编辑的可能应用提供了工具。

4

Modular (de)construction of complex bacterial phenotypes by CRISPR/nCas9-assisted, multiplex cytidine base-editing

通过 CRISPR/nCas9 辅助、多重胞苷碱基编辑对复杂细菌表型进行

模块化（去）构建

CRISPR/Cas 技术构成了基因组工程的强大工具，但它们在非传统细菌中的使用取决于宿主因素或外源重组酶，这限制了效率和通量。该研究中，作者通过为革兰氏阴性菌开发广泛适用的基因组工程工具集来减轻这些实际限制。该挑战通过定制 CRISPR 碱基编辑器来解决，该编辑器能够以 >90% 的效率实现单核苷酸分辨率操作 (C·G T·A)。此外，将 Cas6 介导的guide RNAs 处理整合到用于质粒组装的流线型协议中，支持多重碱基编辑，效率 >85%。该工具集用于构建和解构土壤细菌恶臭假单胞菌中的复杂表型。芳香化合物生产表型的单步工程和复杂氧化还原代谢的多步解构说明了该工具箱提供的多重碱基编辑的多功能性。因此，这种方法克服了以前技术的典型局限性，并赋予了迄今为止遥不可及的革兰氏阴性细菌工程计划。

5

Improving recombinant protein production by yeast through genome-scale modeling using proteome constraints

通过使用蛋白质组约束的基因组规模建模提高酵母的重组蛋白产量

真核细胞被用作细胞工厂来生产和分泌大量重组药物蛋白，包括目前最畅销的几种药物。 由于分泌途径的重要作用和复杂性，传统上通过代谢工程改进重组蛋白生产相对临时。 并且需要一种更系统的方法来产生新颖的设计原则。 该研究中，作者提出了酵母酿酒酵母 (pcSecYeast) 的蛋白质组约束的基因组规模蛋白质分泌模型，这使得能够模拟和解释由有限的分泌能力引起的表型。 作者进一步应用 pcSecYeast 模型来预测生产几种重组蛋白的过表达目标。通过实验验证了许多预测的 α-淀粉酶生产目标，以证明 pcSecYeast 作为计算工具在指导酵母工程和改进重组蛋白生产方面的应用。

6

An in vivo gene amplification system for high level expression in Saccharomyces cerevisiae

一种在酿酒酵母中高水平表达的体内基因扩增系统

由于基因表达水平不足导致的代谢途径瓶颈仍然是使用微生物细胞工厂进行工业生物生产的一个重大问题。增加基因剂量可以克服这些瓶颈，但目前的方法存在许多缺点。该研究中，作者描述了 HapAmp，一种使用单倍体不足作为进化力量来驱动体内基因扩增的方法。 HapAmp 可实现异源基因拷贝的高效、可滴定和稳定整合，将多达 47 个拷贝传递到酵母基因组中。该方法以代谢工程为例，可显着提高倍半萜橙花油、单萜柠檬烯和四萜番茄红素的产量。柠檬烯滴度在单个工程步骤中提高了 20 倍，在烧瓶培养中 1 g L -1 。作者还展示了酵母中异源蛋白质产量的显着增加。 HapAmp 是一种快速解锁代谢瓶颈的有效方法，用于微生物细胞工厂的发展。

7

Discovery and characterization of a terpene biosynthetic pathway featuring a norbornene-forming Diels-Alderase

发现和表征具有降冰片烯形成 Diels-Alderase 的萜烯生物合成途径

周环酶，即催化周环反应的酶，形成了具有生物催化效用的不断扩大的酶家族。尽管发现了越来越多的周环酶，但令人惊讶的是，环戊二烯和烯烃亲二烯体之间的 Diels-Alder 环化反应形成降冰片烯，这是合成化学中研究最好的环加成反应之一，迄今为止还没有相应的酶促反应。该研究中，作者报告了以降冰片烯合酶 SdnG 为特征的途径的发现，该途径用于生物合成 sordaricin - 抗真菌天然产物 sordarin 的萜烯前体。sordaricin 生物合成的完全重构揭示了 Nature 使用的一种简洁的氧化策略，用于将完全碳氢化合物前体转化为 SdnG 的高度功能化底物，用于分子内 Diels-Alder 环加成。SdnG 生成 sordaricin 的降冰片烯核心并加速该反应以抑制活化的亲双烯体的宿主介导的氧化还原修饰。这项工作的发现扩大了周环酶催化反应和 P450 介导的萜烯成熟的范围。

8

Rationally engineering santalene synthase to readjust the component ratio of sandalwood oil

合理改造檀香合成酶调整檀香油成分比例

植物精油 (PEO) 广泛用于化妆品和保健品行业。 PEO的成分比例决定了它们的质量。在PEO生物技术平台的建设中，控制组分比例是一项挑战。该研究中，作者通过多尺度模拟 探索 产物混杂和产物特异性檀香烯合酶（即 SaSSy 和 SanSyn）的催化反应途径。 SanSyn 的 F441 被发现是限制中间体构象动力学的关键残基，因此一般碱基 T298 的直接去质子化主要产生 α-檀香烯。随后对该塑料残基的诱变导致产生突变酶 SanSynF441V，该酶可产生 α-和 β-檀香烯。通过代谢工程的努力，檀香萜/檀香酚滴度达到 704.2 mg/L，成分比与 ISO 3518:2002 标准非常匹配。本研究代表了通过代谢和酶工程相结合构建具有理想组分比例的 PEO 生物技术平台的范例。