大肠杆菌素（colibactin）是一种由大肠杆菌和其他生活在人类肠道中的细菌产生的强效毒素。这种高度不稳定的细菌产物会导致DNA突变，并与结直肠癌相关。由于它分解迅速，分离和研究它一直很困难，但现在美国科学家已经精确揭示了colibactin如何攻击DNA。

正如发表于《Science》期刊的一篇论文所报告，该团队使用质谱和核磁共振波谱等先进工具，在原子水平上研究了这种毒素。科学家们通过在实验室中将产毒细菌直接培养在DNA链旁边，克服了colibactin的不稳定性。因此，colibactin几乎在产生的同时就攻击了遗传物质。

一种不稳定的"胶水"

研究作者发现，这种毒素并非随机攻击遗传物质。它专门针对富含腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基的DNA序列。它破坏DNA的方式是在DNA双螺旋的两条链之间创建一个桥状连接，称为链间交联（interstrand cross-link, ICL）。实际上，这种毒素就像胶水一样，将两条链绑定在一起。这种损伤是永久性的，会阻止细胞正确读取或复制其DNA，最终导致可能引发癌症的遗传错误。

研究人员还揭示，损伤发生在同一个位置——小沟。这是DNA骨架最靠近处形成的狭窄浅沟。原因在于该毒素具有一个不稳定的带正电荷的核心，它被带负电荷、富含AT的小沟所吸引。因此它们像锁和钥匙一样匹配。

科学家们在论文中评论道："我们的研究揭示了一种在天然产物中独特的DNA烷基化策略，增强了我们对colibactin化学结构、其对DNA的识别与反应，及其对宿主基因组下游影响的理解。"

对人类健康的意义

这项研究是我们理解肠道微生物群与癌症风险之间直接联系的重要进展。Colibactin在特定位点结合DNA的发现，解释了医生在结直肠癌患者身上观察到的特征性DNA突变。

现在科学家们知道了ICL桥的结构和攻击机制，这有助于他们开发诊断工具来筛查高风险人群，并设计疗法来中和其不稳定的核心。它甚至可以为通过饮食改变或减少肠道中产colibactin细菌数量的治疗来降低癌症风险的新方法提供信息。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Erik S. Carlson et al, The specificity and structure of DNA cross-linking by the gut bacterial genotoxin colibactin, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady3571.