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發現天然物分子可對付細菌抗藥性

中研院將鎖定研發新型抗生素

2018/03/01 編輯部/整理

圖取自︰Bdsnatural

圖取自︰Bdsnatural

由於人類長久以來不當地使用抗生素,加上地球暖化與全球化,使細菌產生抗藥性的狀況日趨嚴重,在缺乏有效治療的情況下,抗藥性細菌已對人類健康形成重大威脅。因此,研發新型的抗生素以對付抗藥性細菌,是人類目前亟需努力的方向。 

天然物(natural products)一向是抑菌劑的重要來源之一。為了尋找新的細菌轉醣酶抑制分子,中央研究院博士生吳韋伸(國防醫學院生命科學所)在中研院基因體中心院士翁啟惠與博士鄭婷仁指導下,研發出一種新型高效能篩選平台。透過這項技術,團隊篩選出4種天然物分子,可有效抑制細菌轉醣酶,未來可望進一步打造為新型的抗生素。

目前,該研究已發表於《Journal of the American Chemical Society》期刊上。

在目前使用的抗生素中,有些抗生素的作用為阻止細菌的細胞壁合成,細菌細胞壁的主要成份為胜肽聚醣(peptidoglycan),它是由盤尼西林結合蛋白(penicillin-binding protein)中的「轉醣酶(transglycosylase)」和「轉胜肽酶(transpeptidase)」催化合成。

針對「轉胜肽酶」的抗生素在過去已有顯著的進展,然而,目前可以抑制「轉醣酶」的化學分子卻是少之又少,且都尚未能發展成可供人類使用的抗生素。事實上,「轉醣酶」就座落在細菌細胞壁外圍,具容易與小分子接觸的特性,而且它也是細菌合成細胞壁時不可或缺的要素,非常適合作為對抗細菌的標的。因此,針對「轉醣酶」設計開發新型抗生素,成為現階段消弭抗藥性細菌的重要目標。

研究團隊本次首先研發出一種採用親和性分離的篩選平台(affinity-based search),此平台可以快速且高效率地分離並純化出細菌轉醣酶的抑制分子。透過這個機制篩選再經結構鑑定後,研究團隊找到4種天然物分子(TAN1532B、Bequinostatin E、Benastatin B、Albofungin)可有效抑制細菌轉醣酶。 

這些天然物分子不僅能夠抑制細菌轉醣酶,更具有廣泛的抑菌效果,尤其是可以成功抑制抗藥性葡萄球菌與抗藥性腸球菌的生長。此外,其中一種分子(Albofungin)對大部分的革蘭氏陰性菌均能有效地抑制其生長,例如,它可以對抗鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)與克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumonia),以及這些細菌的抗藥性突變株。 

研究團隊表示,「目前已與其他實驗室合作,測試相關分子對不同臨床抗藥性菌株的效果,並計畫以這些分子與細菌轉醣酶結合的結構,發展更有效的抗生素。」

 

資料全文:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b13205

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