微生物組產生的抗生素通過擾亂能量代謝來殺死細菌
來自蒂賓根大學和哥廷根大學以及德國感染研究中心的一個研究小組研究了一種抗生素的作用方式，該抗生素對多重耐藥病原體非常有效。所謂的纖維肽損害細菌細胞的能量供應，從而導致其死亡。研究結果zui近發表在Angewandte Chemie期刊上。
2016年，在一項廣受認可的研究中，由Andreas Peschel教授領導的蒂賓根研究小組發現了一個纖維肽。它由微生物組本身產生，科學家將其命名為lugdunin，將其命名為產生該物質的葡萄球菌(Staphylococcus lugdunensis)，并存在于人類鼻子的粘膜中。Lugdunin具有不尋常的化學結構，因此構成了全新一類抗生素的潛在原型。
除此之外，它還有效對抗一種稱為金黃色葡萄球菌(MRSA)的耐甲氧西林的細菌，這種細菌對人類特別危險。他們在醫院中特別害怕，他們經常針對免疫功能低下的患者。根據發表在2018年11月的“柳葉刀傳染病”雜志上的一項研究，大約670，
研究人員現已合成了lugdunin的化學變異，并確定了其作用的結構化學元素，這也表明了抗生素的作用方式。“為了生存，每個細菌細胞都需要一個所謂的膜電位，”Schilling解釋道。“這意味著與其外部環境相比，病原體需要不同濃度的電子帶電粒子。像lugdunin這樣的纖維肽能夠將帶正電荷的氫離子傳輸到膜上，從而消散這種膜電位，導致一種能量停滯，“研究員解釋道。因此，細菌細胞死亡。
測試鏡像結構
抗生素耐藥性的上升越來越多地挑戰細菌感染的治療。許多目前使用的新抗生素與已經存在已知多藥耐藥性的抗生素僅略有不同。這可能只是短時間內這些新藥無效的問題。“因此，人們對新的抗生素結構如lugdunin及其作用方式產生了濃厚的興趣，”蒂賓根大學有機化學和天然化合物研究教授Stephanie Grond強調說。
“Lugdunin具有獨特的結構，”她解釋說，“由一圈氨基酸結構單元(肽結構)構成，具有內在特征的硫 - 氮鍵，稱為噻唑烷，類似于裝飾扣(稱為”腓骨“)在拉丁文)。這就是為什么這類新的藥劑被命名為fibu-peptides。特殊的噻唑烷環是抗菌作用必不可少的結構之一。
為了確定負責lugdunin抗生素作用的結構，研究小組合成了許多lugdunin衍生物，逐步改變了化學結構的一部分，并確定了每一步的抗生素活性。“通常，許多已知的肽類抗生素都具有非常特殊的作用，”Nadine Schilling解釋說，“例如，它們的結構使它們能夠與酶結合并阻斷開發新細菌細胞所需的途徑。”然而，lugdunin是不同的，因為它的鏡像結構的測試已經顯示出來。
“一種物質及其鏡像結構可以被認為是右手和左手。它們不相同，就像左手不適合右手手套，因此物質在空間中具有不同的效果，”研究人員解釋道。“然而，在化學合成的lugdunin鏡像結構中，抗生素效應保持不變。因此我們可以排除抗生素效應是基于空間相互作用的。”缺乏空間相互作用對于避免抗性是有利的，并且到目前為止還不可能在實驗室條件下產生對lugdunin的抗性。
需要廣泛的臨床前和臨床試驗來闡明纖維肽是否可以用作未來的治療候選藥物。參與的研究人員打算查明lugdunin及相關物質是否對治療多重耐藥病原體有效和安全。正在調查的是在2019年初開始的蒂賓根集群“控制微生物對抗感染”和其他網絡。
