新技术可增强抗生素药效

上一篇 / 下一篇  2011-05-19 17:10:07

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  来自台湾“中央”研究院基因研究中心、台湾大学等处的研究人员通过调节酶作用,获得了能让抗生素药效增强的新技术,研究证明通过这一方法,可以让抗生素的杀菌效果倍增,并避免一些副作用。这一研究成果公布在国际知名期刊《自然—化学生物学》(Nature Chemical Biology)上,公布后受到了业内的高度重视,The Scientist等杂志进行了相关报道。

  这篇文章的通讯作者是“中央”研究院基因组研究中心李宗璘博士,研究组主要研究方向是天然产物化学,特别是对于天然产物生合成路径的阐释及运用基因工程来发展更具生理效能的药物,除此之外研究组也参与探讨微生物致病性的群体研究,目前研究重点是针对一株对台湾公共卫生造成潜在威胁的克雷伯氏菌—K1 (Klebsiella Pneumoniae K1)展开研究。文章的第一作者是台湾大学生化科学研究所博士生刘祐祯。

  耐药性问题近年来已经越来越引起了公众的关注,尤其是超级细菌的出现,更加令细菌耐药性这一领域倍受注目。目前由于滥用和错用抗生素导致的药物耐药性已经成为一个严重的公共卫生威胁,据报道耐药性在欧盟每年导致大约2.5万人死亡。除了控制药物滥用以外,要摆脱目前的困境的另外一个途径就是发展新型抗生素,但是由于细菌的耐药性越来越强,要找到新的糖肽也越来越难,因此发展新型抗生素并不容易。

  在这篇文章中,研究人员则绕开了这一难题,主要针对改进现有抗生素进行研究。他们利用调控酶的作用,提高了目前医学界常用的抗生素:万古霉素(Vancomycin)和替考拉宁(Teicoplanin)对抗病菌的效果。

  这两种抗生素被医学界视为最后防线,这两种药物具有极强的杀菌力,然而也会杀死人体细胞,产生副作用。研究人员以天然产物抗生素A40926作为研究对象,利用其化学特性,阻止了正常酶作用,研发出来数种新的化合物。研究人员将这些化合物与Vancomycin和Teicoplanin,通过测试5种细菌株(包括已经产生抗药性的菌株)做体外实验比较。结果显示,其中一种化合物具有百倍以上的杀菌效果。小鼠实验也显示治疗效果远超过现有的抗生素。

  这项研究是针对糖肽抗生素生合成进行的研究,研究人员利用X光蛋白结晶学与生物化学的方法,解析出参与抗生素A40926生合成酶Dbv29的蛋白质结构,以及其催化作用机制。研究发现Dbv29为hexose oxidase,可将抗生素teicoplanin上的n-acyl glucosamine氧化成为n-acyl glucuronic acid,在通过酪氨酸(tyrosine)活性基团Y165/Y473结合辅酶(cofactor) FAD (flavin adenine dinucleotide)来进行催化反应。

  研究人员在Dbv29与teicoplanin复合物的蛋白晶体结构中发现了 teicoplanin的双醇中间产物(diol intermediate),根据这个发现,研究人员决定利用“醛”活泼性质的特性,在这个中间产物加上其它的化学成份,进而利用酶反应及还原性氨化反应 (reductive amination)的方法产生各种不同结构的teicoplanin衍生物。在MIC (minimum inhibition concentration)抑菌测试中发现,部分的衍生物对于具有抗药性的肠球菌VRE (vancomycin-resistant enterococci)比抗生素vancomycin与teicoplanin表现出更好的抑菌效果。

  这一研究有助于科学家们了解抗生素的作用机理,也将对于未来发展新型药物提供了重要资料。


TAG: 抗生素药效

 

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