微生物群产生的抗生素通过扰乱能量代谢杀死细菌

来自图宾根大学和哥廷根大学以及德国感染研究中心的研究小组研究了一种新抗生素的作用模式，这种抗生素对多药耐药病原体非常有效。所谓的纤维蛋白破坏了细菌细胞的能量供应，导致它们死亡。这项研究成果最近发表在《Angewandte Chemie》杂志上。

2016年，在一项得到广泛认可的研究中，安德烈亚斯佩舍尔教授领导的蒂宾根研究小组发现了第一个纤维蛋白肽。它是由微生物组自身产生的，科学家将其命名为lugdunin，并将产生这种物质的葡萄球菌命名为lugdunensis，它存在于人类鼻子的黏膜中。Lugdunin具有不寻常的化学结构，因此它构成了一类新抗生素的潜在原型。

此外，它还能有效对抗一种名为金黄色葡萄球菌(MRSA)的耐甲氧西林细菌，这种细菌对人类特别危险。他们在医院里特别害怕，经常针对免疫功能低下的病人。根据发表在2018年11月《柳叶刀传染病》杂志上的一项研究，约670名，

研究人员现在已经合成了lugdunin的化学变异，并确定了它的结构化学元素，这也表明了抗生素的作用模式。“为了生存，每个细菌细胞都需要一个所谓的膜电位，”席林解释道。“这意味着病原体与其外部环境相比，需要不同浓度的带电粒子。像lugdunin这样的纤维肽可以将带正电荷的氢离子运输到膜上，从而耗散这种膜电位，导致一种能量停滞，”研究人员解释道。因此，细菌细胞死亡。

测试镜结构

抗生素耐药性的增加日益挑战细菌感染的治疗。目前使用的许多新抗生素与已知多药耐药性的抗生素仅略有不同。可能只是这些新药短时间内无效的问题。“因此，人们对新的抗生素结构，如lugdunin及其作用模式，有着浓厚的兴趣，”蒂宾根大学有机化学和天然化合物教授Stephanie Grond强调说。

“卢格杜宁有一个独特的结构，”她解释说。“它由一圈氨基酸结构单元(肽结构)组成，具有内在特征的硫氮键，称为噻唑烷，类似于拉丁语中的装饰扣(称为“腓骨”)。这就是为什么这种新药被命名为fibu-peptides。特殊的噻唑烷环是抗菌活性的基本结构之一。

为了确定负责lugdunin抗生素作用的结构，研究小组合成了许多lugdunin衍生物，逐渐改变了一部分化学结构，并确定了每一步的抗生素活性。“通常，许多已知的肽抗生素具有非常特殊的效果，”纳丁希林解释说。“例如，它们的结构使它们能够与酶结合，并阻断发展新细菌细胞所需的途径。”但是，lugdunin是不同的，因为它的镜像结构的测试已经显示。

“一种物质及其镜像结构可以被认为是右手和左手。它们是不同的，就像左手不适合右手手套，所以物质在空间中有不同的作用，”研究人员解释道。“然而，在化学合成的lugdunin镜像结构中，抗生素效果保持不变。因此，我们可以排除抗生素效应是基于空间相互作用的。”缺乏空间相互作用有利于避免产生抗药性，目前为止还不可能在实验室条件下产生对lugdunin的抗药性。

需要广泛的临床前和临床试验来阐明纤维蛋白肽是否可以作为未来治疗的候选药物。参与研究的研究人员旨在发现lugdunin和相关物质对于治疗多药耐药病原体是否有效和安全。正在调查的是2019年初开始的蒂宾根杰出的集群“控制微生物对抗感染”和其他网络。

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