综述：细菌芳基杂环金属载体的结构、生物合成途径及生物学意义——以耶尔森菌素类衍生物为重点

本综述系统梳理了耶尔森菌素型金属载体（YTMs）的结构特征、模块化非核糖体肽合成酶（NRPS）与聚酮合酶（PKS）协同的生物合成途径及其在病原微生物宿主互作中的生物学功能。文章提出基于芳基-杂环单元特异性连接模式的分类框架，为开发针对铜绿假单胞菌和结核分枝杆菌等耐药病原体的新型靶向策略提供理论依据。

　　

结构与分类特征

耶尔森菌素型金属载体（YTMs）是一类由芳基单元与五元杂环通过线性预组装结构形成的金属螯合剂。其核心结构通常包含水杨酸衍生的芳环以及半胱氨酸/丝氨酸衍生的噻唑/噁唑杂环，通过甲基化、氧化和糖基化等修饰形成多样化衍生物。与传统的柔性羟肟酸盐或羧酸盐型铁载体不同，YTMs具有刚性空间构象，可特异性结合Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Zn(II)等金属离子，但对Fe(III)的亲和力较弱。

生物合成机制

YTMs的生物合成由高度保守的基因簇编码，整合了前体合成、装配线 machinery 和金属转运模块。水杨酸单元通过伊莎酶（Isochorismatase）催化生成，杂环则由非核糖体肽合成酶（NRPS）与聚酮合酶（PKS）结构域协同组装。关键酶如YbtE（腺苷化结构域）负责激活水杨酸，而缩合结构域引导噻唑环形成。后续的甲基转移酶和氧化还原酶进一步完成结构修饰，形成功能成熟的金属载体。

生物学功能与生态意义

YTMs在微生物营养竞争和宿主病原互作中发挥核心作用。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）通过分泌pyochelin增强肺部感染期间的存活能力；结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）利用yersiniabactin逃逸宿主免疫细胞的金属剥夺策略。此外，YTMs可通过螯合Cu(II)触发活性氧应激防御，或作为群体感应信号调节毒力因子表达。

临床与治疗潜力

由于YTMs在WHO重点病原体中的广泛分布，其生物合成通路成为抗菌药物研发的新靶点。抑制关键酶如HMWP2（高分子量蛋白2）的硫酯酶结构域可阻断金属载体组装，削弱病原体毒力。此外，利用YTMs的金属递送特性开发靶向抗生素递送系统，为耐药菌感染提供新型治疗策略。

分类框架与术语规范

当前研究中“混合型铁载体”等术语存在结构性模糊，本文提出以芳基-杂环连接模式（如C-C或C-O-C键）和实测金属结合能力作为YTMs的界定标准，明确区分其与anguibactin等简易芳基杂环载体。该框架有助于统一天然产物家族的比较研究，推动基因组挖掘导向的新金属载体发现。