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研究表明,针对同一种酶的抗生素会引起不同的反应

本站发布时间:2024-03-18 16:24:32

迫切需要新的抗菌策略来控制病原体。这特别适用于革兰氏阴性菌,它们通过厚厚的第二层膜免受抗生素干预

德国波鸿鲁尔大学生物与生物技术学院的微生物学家比较了五种不同物质抑制这种外膜形成的效果。除了预期的后果外,他们还在细菌细胞中发现了一系列额外的细胞反应,这取决于物质。这些发现发表在《生物化学杂志》上,有助于更好地评估此类抑制剂的应用潜力

革兰氏阴性菌的外膜是抗生素的靶标

一百多年来,细菌根据其染色模式被分为革兰氏阳性和革兰氏阴性病原体。革兰氏阴性菌是一个重大挑战,因为它们被第二层膜包裹,阻止许多抗生素渗透

微生物生物学主席兼研究负责人Franz Narberhaus教授解释道:“另一方面,产生这种外膜的酶是独特的,因此是对抗这类细菌的特定抗生素的有前景的靶点。”

关键酶可被抑制

酶LpxC催化革兰氏阴性菌外膜生物合成的第一个不可逆步骤,是开发抗生素的一个非常有前途的靶点

为了确定模式细菌大肠杆菌如何对这种酶的阻断反应,研究人员比较了五种不同的LpxC抑制剂的细胞反应。所有五种物质都能够与LpxC结合并抑制这种酶,这导致细菌细胞中积聚了无活性的LpxC。此外,这五种物质都能杀死细菌,尽管效率差异很大

相同但不同

尽管所有抑制剂靶向相同的位点,但在细菌对治疗的反应中观察到许多化合物特异性差异。其中四种化合物改变了膜组成的平衡,这是急性膜应激的迹象。一些物质诱导了一般的应激反应或干扰了与膜生物合成没有直接关系的代谢途径

“对我们来说,在引入这些物质之前,我们应该仔细观察细菌中发生了什么,”基于系统的抗生素研究中心CESAR负责人Julia Bandow教授警告说,该中心进行了一些实验。即使同一种酶被抑制,它也不会自动得出细菌的细胞反应是相同的

具有巨大潜力的新型抗菌剂

不幸的是,由于对人类和动物的副作用,迄今为止所有可用的LpxC抑制剂都不适合临床应用。然而,我们有理由保持乐观,因为几个月前描述的一种新的LpxC抑制剂非常有效地对抗细菌感染,并且没有副作用,至少在动物模型中是这样

Franz Narberhaus说:“我们现在热衷于测试细菌对这种物质的反应。”

未来,还将研究细菌对外膜生物合成早期或后期攻击的其他活性物质的反应。尽管这种抗生素具有巨大的潜力,但人们对它们的作用机制和细菌对它们的反应知之甚少

More information: Anna-Maria Möller et al, Common and varied molecular responses of Escherichia coli to five different inhibitors of the lipopolysaccharide biosynthetic enzyme LpxC, Journal of Biological Chemistry (2024). DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107143

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