Neomycin(新霉素)作用機(jī)制及在細(xì)胞篩選、動(dòng)物造模、通路抑制中的應(yīng)用_abio生物試劑品牌網(wǎng)
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）作為氨基糖苷類抗生素的代表，其科研價(jià)值早已超出傳統(tǒng)的抑菌范疇，成為抗性篩選、動(dòng)物造模和基礎(chǔ)生物學(xué)研究的關(guān)鍵工具化合物。
AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用
。
一、 Neomycin 的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）屬于氨基糖苷類抗生素，分子結(jié)構(gòu)包含吡喃糖和氨基糖兩種基本結(jié)構(gòu)單元。Neomycin與鏈霉素（Streptomycin，AbMole，M4947）、卡那霉素（Kanamycin，AbMole，M6229）、慶大霉素（Gentamicin，AbMole，M3595）等同屬氨基糖苷類抗生素，但其在核糖體上的作用靶位與鏈霉素不同。Neomycin抗菌機(jī)制是與細(xì)菌或細(xì)胞的核糖體亞基結(jié)合，干擾翻譯起始復(fù)合物的形成。這一干擾作用導(dǎo)致mRNA無法被正確讀取，tRNA無法配對(duì)，使得蛋白質(zhì)合成過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，合成異常或非功能性蛋白質(zhì)，進(jìn)而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)細(xì)菌死亡。此外，也有研究表明，Neomycin可能影響細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透，使細(xì)菌內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)被破壞，這也可能是其抗菌的一種輔助方式。
二 、 Neomycin 的 用途
1. Neomycin 用于轉(zhuǎn)染后陽性 細(xì)胞 株 篩選
在分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究中，Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）常被用作穩(wěn)定細(xì)胞系篩選。其原理是利用帶有NeoR（Neomycin抗性基因）篩選標(biāo)記的DNA載體轉(zhuǎn)染動(dòng)植物細(xì)胞或酵母菌，然后向培養(yǎng)基中加入Neomycin。由于未被轉(zhuǎn)染的細(xì)胞不具有 NeoR基因，無法在含有Neomycin的培養(yǎng)基中存活，而陽性轉(zhuǎn)染細(xì)胞則能夠抵抗Neomycin的作用，從而得以篩選出來。在篩選過程中，篩選濃度通常為100 -1000 μg/ml，一般需要10-14天來建立穩(wěn)定細(xì)胞系。需要注意的是，懸浮細(xì)胞相較于貼壁細(xì)胞對(duì)Neomycin更為敏感，所需的Neomycin濃度相對(duì)較低。通過這種篩選方法，可以獲得穩(wěn)定表達(dá)特定基因的細(xì)胞系，為后續(xù)基因功能研究、蛋白質(zhì)表達(dá)分析以及細(xì)胞治療等方面的研究提供有力工具。
2. Neomycin 用于 構(gòu)建 動(dòng)物模型
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）可用于構(gòu)建多種動(dòng)物模型，特別是腸道菌群失調(diào)模型 [1]。一般采用口服Neomycin溶液的方式給藥，誘導(dǎo)小鼠、大鼠等嚙齒類動(dòng)物的腸道菌群失調(diào)。在模型構(gòu)建的過程中，可通過16S rRNA基因測(cè)序等微生物組學(xué)技術(shù)鑒定腸道中的有益菌和致病菌的比例、并通過檢測(cè)腸道緊密連接蛋白、動(dòng)物腹瀉等多個(gè)指標(biāo)評(píng)估建模是否成功。
3. Neomycin 用于 抑制磷脂酶 C（PLC）
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）被發(fā)現(xiàn)還具有抑制磷脂酶 C（PLC）的活性 [2]。PLC在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路中起著關(guān)鍵作用，它能夠水解磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2），生成二酰甘油（DAG）和肌醇- 1,4,5 - 三磷酸（IP3），進(jìn)而激活一系列下游信號(hào)分子。Neomycin對(duì)PLC的抑制作用，使得這一信號(hào)傳導(dǎo)途徑受到干擾，細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞過程被打亂，從而影響細(xì)胞的多種生理功能，如細(xì)胞增殖、分化和代謝等。因此Neomycin也是研究PLC相關(guān)信號(hào)通路的重要工具之一。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
4. Neomycin 抑制血管生成素
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）能夠抑制血管生成素的核轉(zhuǎn)位以及血管生成素誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和血管生成 [3]。血管生成素在血管生成過程中扮演著重要角色，其能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和管腔形成。Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）的這一生物活性在腫瘤研究領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)槟[瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于新生血管的形成。
5. Neomycin 的其他功能
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在穩(wěn)定DNA和RNA的三股螺旋方面表現(xiàn)出獨(dú)特作用，且效果優(yōu)于傳統(tǒng)小溝結(jié)合劑和聚陽離子 [4]。Neomycin還能夠誘導(dǎo)核酶-底物復(fù)合物構(gòu)象變化，降低切割率，因此Neomycin也是一種核酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑 [5]。
三、范例詳解
1. Microbiol Res. 2022 Aug;261:127047. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員在上述論文中研究了豬鏈球菌（Streptococcus suis，簡(jiǎn)稱S. suis）引起的肺部感染與腸道微生物群失調(diào)之間的相互作用，以及這種相互作用對(duì)小鼠模型中“腸-肺軸”的影響。研究結(jié)果表明，S. suis感染不僅會(huì)導(dǎo)致肺部損傷，還會(huì)引起腸道組織損傷和炎癥，并且腸道微生物群失調(diào)會(huì)加劇肺部感染的嚴(yán)重性。Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在這項(xiàng)研究中被用作構(gòu)建腸道微生物群失調(diào)模型的關(guān)鍵抗生素 [6]。
圖 1. The influence of lung infection caused by S. suis on gut microbiota dysbiosis
[6].
2.Engineering. 2025 Mar 07.
國(guó)家基因工程動(dòng)物模型國(guó)際研究中心、汕頭大學(xué)的科研人員在上述文章中研究了ST6Gal-I（α2,6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶I）在阿爾茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）中的作用，以及其對(duì)BACE1表達(dá)和Aβ42斑塊形成的影響。研究通過體外和體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)表明，ST6Gal-I的表達(dá)和α2,6-唾液酸化水平在AD模型中的腦脊液和血清中上調(diào)，并且在AD模型小鼠的腦和血清中也有所增加。研究還發(fā)現(xiàn)，ST6Gal-I的缺失可以減少BACE1的水平，并減輕由東莨菪堿（Scopolamine）引起的認(rèn)知障礙。BACE1是一種與淀粉樣蛋白β42（Aβ42）產(chǎn)生密切相關(guān)的蛋白。此外，ST6Gal-I的缺失可以抑制由BACE1介導(dǎo)的淀粉樣前體蛋白（APP）的切割，從而減少Aβ42的產(chǎn)生，并減輕Aβ42誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。上述研究首次揭示了α2,6-唾液酸化在AD的發(fā)展和進(jìn)展中的重要作用，并提出ST6Gal-I可能是AD新靶點(diǎn) [7]。由AbMole提供的Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在這項(xiàng)研究中被用于篩選和維持ST6Gal-I基因敲低的N2a細(xì)胞系。
圖 2. α2,6-Sialylation was ablated in ST6Gal-I
–/– rats
[7].
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)
[1] F. B. Schweinburg, S. Jacob, A. M. Rutenburg, Effect of oral neomycin on normal intestinal flora of dogs and man, Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. Society for Experimental Biology and Medicine (New York, N.Y.) 79(2) (1952) 335-8.
[2] M. Zhao, J. Chen, H. Jin, et al., Extracellular Ca(2+) induces desensitized cytosolic Ca(2+) rise sensitive to phospholipase C inhibitor which suppresses root growth with Ca(2+) dependence, Journal of plant physiology 252 (2020) 153190.
[3] A. Panda, K. Halder, D. Debnath, et al., Thermodynamics of the Association of Aminoglycoside Antibiotics with Human Angiogenin, Protein and peptide letters 30(1) (2023) 92-101.
[4] D. P. Arya, R. L. Coffee, Jr., B. Willis, et al., Aminoglycoside-nucleic acid interactions: remarkable stabilization of DNA and RNA triple helices by neomycin, Journal of the American Chemical Society 123(23) (2001) 5385-95.
[5] K. Ling, H. Jiang, L. Zhang, et al., A self-assembling RNA aptamer-based nanoparticle sensor for fluorometric detection of Neomycin B in milk, Analytical and bioanalytical chemistry 408(13) (2016) 3593-600.
[6] W. Yang, A. R. Ansari, X. Niu, et al., Interaction between gut microbiota dysbiosis and lung infection as gut-lung axis caused by Streptococcus suis in mouse model, Microbiological research 261 (2022) 127047.
[7] Kangkang Yang, Xueying Li, Minchao LAI, et al., Ablation of ST6Gal-I Downregulates BACE1 Expression and Suppresses Production of Aβ42 Plaques in Alzheimer’s Disease, Engineering (2025).
一、 Neomycin 的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）屬于氨基糖苷類抗生素，分子結(jié)構(gòu)包含吡喃糖和氨基糖兩種基本結(jié)構(gòu)單元。Neomycin與鏈霉素（Streptomycin，AbMole，M4947）、卡那霉素（Kanamycin，AbMole，M6229）、慶大霉素（Gentamicin，AbMole，M3595）等同屬氨基糖苷類抗生素，但其在核糖體上的作用靶位與鏈霉素不同。Neomycin抗菌機(jī)制是與細(xì)菌或細(xì)胞的核糖體亞基結(jié)合，干擾翻譯起始復(fù)合物的形成。這一干擾作用導(dǎo)致mRNA無法被正確讀取，tRNA無法配對(duì)，使得蛋白質(zhì)合成過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，合成異常或非功能性蛋白質(zhì)，進(jìn)而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)細(xì)菌死亡。此外，也有研究表明，Neomycin可能影響細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透，使細(xì)菌內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)被破壞，這也可能是其抗菌的一種輔助方式。
二 、 Neomycin 的 用途
1. Neomycin 用于轉(zhuǎn)染后陽性 細(xì)胞 株 篩選
在分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究中，Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）常被用作穩(wěn)定細(xì)胞系篩選。其原理是利用帶有NeoR（Neomycin抗性基因）篩選標(biāo)記的DNA載體轉(zhuǎn)染動(dòng)植物細(xì)胞或酵母菌，然后向培養(yǎng)基中加入Neomycin。由于未被轉(zhuǎn)染的細(xì)胞不具有 NeoR基因，無法在含有Neomycin的培養(yǎng)基中存活，而陽性轉(zhuǎn)染細(xì)胞則能夠抵抗Neomycin的作用，從而得以篩選出來。在篩選過程中，篩選濃度通常為100 -1000 μg/ml，一般需要10-14天來建立穩(wěn)定細(xì)胞系。需要注意的是，懸浮細(xì)胞相較于貼壁細(xì)胞對(duì)Neomycin更為敏感，所需的Neomycin濃度相對(duì)較低。通過這種篩選方法，可以獲得穩(wěn)定表達(dá)特定基因的細(xì)胞系，為后續(xù)基因功能研究、蛋白質(zhì)表達(dá)分析以及細(xì)胞治療等方面的研究提供有力工具。
2. Neomycin 用于 構(gòu)建 動(dòng)物模型
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）可用于構(gòu)建多種動(dòng)物模型，特別是腸道菌群失調(diào)模型 [1]。一般采用口服Neomycin溶液的方式給藥，誘導(dǎo)小鼠、大鼠等嚙齒類動(dòng)物的腸道菌群失調(diào)。在模型構(gòu)建的過程中，可通過16S rRNA基因測(cè)序等微生物組學(xué)技術(shù)鑒定腸道中的有益菌和致病菌的比例、并通過檢測(cè)腸道緊密連接蛋白、動(dòng)物腹瀉等多個(gè)指標(biāo)評(píng)估建模是否成功。
3. Neomycin 用于 抑制磷脂酶 C（PLC）
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）被發(fā)現(xiàn)還具有抑制磷脂酶 C（PLC）的活性 [2]。PLC在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路中起著關(guān)鍵作用，它能夠水解磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2），生成二酰甘油（DAG）和肌醇- 1,4,5 - 三磷酸（IP3），進(jìn)而激活一系列下游信號(hào)分子。Neomycin對(duì)PLC的抑制作用，使得這一信號(hào)傳導(dǎo)途徑受到干擾，細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞過程被打亂，從而影響細(xì)胞的多種生理功能，如細(xì)胞增殖、分化和代謝等。因此Neomycin也是研究PLC相關(guān)信號(hào)通路的重要工具之一。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
4. Neomycin 抑制血管生成素
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）能夠抑制血管生成素的核轉(zhuǎn)位以及血管生成素誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和血管生成 [3]。血管生成素在血管生成過程中扮演著重要角色，其能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和管腔形成。Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）的這一生物活性在腫瘤研究領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)槟[瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于新生血管的形成。
5. Neomycin 的其他功能
Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在穩(wěn)定DNA和RNA的三股螺旋方面表現(xiàn)出獨(dú)特作用，且效果優(yōu)于傳統(tǒng)小溝結(jié)合劑和聚陽離子 [4]。Neomycin還能夠誘導(dǎo)核酶-底物復(fù)合物構(gòu)象變化，降低切割率，因此Neomycin也是一種核酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑 [5]。
三、范例詳解
1. Microbiol Res. 2022 Aug;261:127047. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員在上述論文中研究了豬鏈球菌（Streptococcus suis，簡(jiǎn)稱S. suis）引起的肺部感染與腸道微生物群失調(diào)之間的相互作用，以及這種相互作用對(duì)小鼠模型中“腸-肺軸”的影響。研究結(jié)果表明，S. suis感染不僅會(huì)導(dǎo)致肺部損傷，還會(huì)引起腸道組織損傷和炎癥，并且腸道微生物群失調(diào)會(huì)加劇肺部感染的嚴(yán)重性。Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在這項(xiàng)研究中被用作構(gòu)建腸道微生物群失調(diào)模型的關(guān)鍵抗生素 [6]。
圖 1. The influence of lung infection caused by S. suis on gut microbiota dysbiosis
[6].
2.Engineering. 2025 Mar 07.
國(guó)家基因工程動(dòng)物模型國(guó)際研究中心、汕頭大學(xué)的科研人員在上述文章中研究了ST6Gal-I（α2,6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶I）在阿爾茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）中的作用，以及其對(duì)BACE1表達(dá)和Aβ42斑塊形成的影響。研究通過體外和體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)表明，ST6Gal-I的表達(dá)和α2,6-唾液酸化水平在AD模型中的腦脊液和血清中上調(diào)，并且在AD模型小鼠的腦和血清中也有所增加。研究還發(fā)現(xiàn)，ST6Gal-I的缺失可以減少BACE1的水平，并減輕由東莨菪堿（Scopolamine）引起的認(rèn)知障礙。BACE1是一種與淀粉樣蛋白β42（Aβ42）產(chǎn)生密切相關(guān)的蛋白。此外，ST6Gal-I的缺失可以抑制由BACE1介導(dǎo)的淀粉樣前體蛋白（APP）的切割，從而減少Aβ42的產(chǎn)生，并減輕Aβ42誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。上述研究首次揭示了α2,6-唾液酸化在AD的發(fā)展和進(jìn)展中的重要作用，并提出ST6Gal-I可能是AD新靶點(diǎn) [7]。由AbMole提供的Neomycin（新霉素，AbMole，M3594）在這項(xiàng)研究中被用于篩選和維持ST6Gal-I基因敲低的N2a細(xì)胞系。
圖 2. α2,6-Sialylation was ablated in ST6Gal-I
–/– rats
[7].
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)
[1] F. B. Schweinburg, S. Jacob, A. M. Rutenburg, Effect of oral neomycin on normal intestinal flora of dogs and man, Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. Society for Experimental Biology and Medicine (New York, N.Y.) 79(2) (1952) 335-8.
[2] M. Zhao, J. Chen, H. Jin, et al., Extracellular Ca(2+) induces desensitized cytosolic Ca(2+) rise sensitive to phospholipase C inhibitor which suppresses root growth with Ca(2+) dependence, Journal of plant physiology 252 (2020) 153190.
[3] A. Panda, K. Halder, D. Debnath, et al., Thermodynamics of the Association of Aminoglycoside Antibiotics with Human Angiogenin, Protein and peptide letters 30(1) (2023) 92-101.
[4] D. P. Arya, R. L. Coffee, Jr., B. Willis, et al., Aminoglycoside-nucleic acid interactions: remarkable stabilization of DNA and RNA triple helices by neomycin, Journal of the American Chemical Society 123(23) (2001) 5385-95.
[5] K. Ling, H. Jiang, L. Zhang, et al., A self-assembling RNA aptamer-based nanoparticle sensor for fluorometric detection of Neomycin B in milk, Analytical and bioanalytical chemistry 408(13) (2016) 3593-600.
[6] W. Yang, A. R. Ansari, X. Niu, et al., Interaction between gut microbiota dysbiosis and lung infection as gut-lung axis caused by Streptococcus suis in mouse model, Microbiological research 261 (2022) 127047.
[7] Kangkang Yang, Xueying Li, Minchao LAI, et al., Ablation of ST6Gal-I Downregulates BACE1 Expression and Suppresses Production of Aβ42 Plaques in Alzheimer’s Disease, Engineering (2025).
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