《Genentech研制新药攻克革兰氏阴性菌》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2019-05-09
  • 2018年9月12日《自然》报道,Genentech与RQx制药公司和Wuxi AppTec公司合作,研究者通过修饰大环脂多肽arylomycin分子,使其能够有效杀灭多种多药耐药的抗革兰氏阴性细菌,动物实验结果有效,且在哺乳动物细胞中没有毒性。这是革兰氏阴性菌抗生素研究突破性的进展,该发现有望缓解当下的细菌耐药性危机。

    革兰氏阴性细菌具有特殊的双层膜结构,使诸多抗生素很难接触其靶点,因此比其他类型的细菌更难消灭。在寻找一种对抗革兰氏阴性细菌的新方法时,研究人员在普通土壤中发现了一种名为arylomycin的分子,它是一类大环脂多肽,N端是脂多肽,C端是羧酸,大环上具有两个苯酚基团,能抑制细菌的1类信号肽酶(SPase)。但在革兰氏阴性菌内,SPase的活性位点在外膜与内膜之间,arylomycin难以触及。

    研究者在评估其能力和结构之后,发现其N端与革兰氏阳性菌的抗菌活性有关,于是对N端进行结构优化,使它能靶向革兰氏阴性菌。之后又对 C端,以及大环上的苯酚基团进行了修饰,进一步提高其抗菌活性。研究者将新的化合物命名为G0775,与原始的arylomycin相比,它杀灭细菌的活性增加了500倍,能更有效地杀死革兰氏阴性细菌。实验证明,该药物在培养皿和小鼠模型中能够有效杀死大肠杆菌和肺炎克雷伯菌。

    研究者表示,将该化合物应用于人类疾病治疗还需要很多的工作。但该方法开辟了靶向SPase应对抗耐药性革兰氏阴性菌感染的新道路。

相关报告
  • 《Nature:针对革兰氏阴性菌的抗生素新药研发突破》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-05-08
    •         全世界范围内,新型抗生素的缺乏已经带来了严重的公共卫生危机,而针对革兰氏阴性菌的抗生素新药研发则一直困难重重。在最新一期的《自然》杂志上,来自基因泰克(Genentech)的科学家们面对这一难题做出了突破。我们也很高兴来自药明康德的两位科学家——王健博士与卢艳博士协助基因泰克的合作伙伴们完成了这项工作。         在介绍这项研究前,我们先来了解一下革兰氏阴性菌。这类细菌的致病性更高,常见的大肠杆菌就属于这一范畴。与革兰氏阳性菌不同,革兰氏阴性菌有两层细胞膜(外膜与内膜)。因此,想要有效地针对革兰氏阴性菌,抗生素需要穿透的防护要来得更多。         在革兰氏阴性菌体外,一类叫做脂多糖(lipopolysaccharide)的物质是挡在抗生素面前的一大障碍。而将脂多糖运输到革兰氏阴性菌表面,又离不开一种叫做MsbA的转运蛋白。因此,研究人员们自然而然地想到,如果我们能抑制MsbA的功能,也许就能带来新型抗生素研发上的转机。         从300万个候选药物中,研究人员们筛选出了多个能特异抑制大肠杆菌MsbA的小分子。利用X射线晶体衍射的方法,他们又进一步获得了MsbA与这些小分子抑制剂结合时的高清结构,分辨率达到了2.9?。而这些高清结构也为后续的研究带来了洞见——研究人员们发现,一款代号为G907的小分子抑制剂能与MsbA多个保守跨膜域之间的空间契合,而结合了G907的MsbA无法完成执行生理功能所需的关键构象转变。这从结构上回答了G907的一大抑制机理。         有趣的是,进一步的研究发现,G907居然还有第二种抑制MsbA的机制。在细菌中,MsbA的正常工作需要水解ATP产生的能量,因此MsbA结构中的核酸结合域(nucleotide-binding domain)对其功能而言至关重要。而G907与MsbA的结合,可以影响到核酸结构域,从而对MsbA产生变构上的抑制。         研究人员们指出,这项研究有望用于一大类转运蛋白抑制剂(统称ATP结合盒转运蛋白,或ABC转运蛋白)的设计。与常规的ABC转运蛋白抑制剂不同,G907及其类似物并不会与转运的底物发生竞争性抑制,而是通过结构上的抑制,影响MsbA的功能。
  • 《通杀革兰氏阳性菌和阴性菌的抗生素》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2020-09-10
    • 抗生素耐药性已经成为当前全球卫生系统和食品安全面临的最大挑战之一。抗生素杀菌主要通过抑制细菌细胞壁合成、与细胞膜相互作用、干扰蛋白质合成或者抑制核酸复制和转录,但是抗生素使用也会导致细菌迅速进化产生耐药性。细菌根据细胞壁成分、结构的区别,分为革兰氏阴性和阳性两大类。近30年没有一款新的革兰氏阴性菌抗生素上市,可见抗生素耐药性形势的严峻。 2020年6月3日Cell报道,美国普林斯顿大学Zemer Gitai团队研究表征了一种化合物SCH-79797,该化合物通可以过独特的双重靶向作用机制(mechanism of action,MoA)杀死了革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌,而且耐药频率极低。这是目前第一款可以同时针对革兰氏阴性和阳性两大类细菌的抗生素,打破了抗生素研究停滞几十年的局面,为抗生素发现开辟了新的方向。 研究者结合定量成像、蛋白质组学、遗传、代谢组学和基于细胞的检测方法对SCH-79797的MoA进行表征研究,结果发现SCH-79797具有两个独立的细胞靶点——叶酸代谢和细菌膜完整性,在杀死耐药性金黄色葡萄球菌方面明显优于联合治疗。该研究在SCH-79797基础上,开发了具有增强功效的衍生物Irresistin-16,并在小鼠阴道感染模型中验证了其对淋病奈瑟氏球菌(医疗系统重要威胁前五名)的强大功效。 该研究发现不仅确定并表征了有希望的抗生素候选物,还为将来的抗生素发现工作提供了新的研究方向,将多种MoAs组合到单个化学支架上可能是战胜耐药性细菌的一种有潜力的方法。                     吴晓燕 编译自:https://www.princeton.edu/news/2020/06/03/princeton-team-develops-poisoned-arrow-defeat-antibiotic-resistant-bacteria 原文链接:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30567-5                                 原文标题:A Dual-Mechanism Antibiotic Kills Gram-Negative Bacteria and Avoids Drug Resistance