靶向Al-2群体感应：天然产物抑制猪链球菌生物膜感染的机制研究

编辑推荐：本研究针对猪链球菌(S. suis)生物膜介导的耐药性和慢性感染难题，通过构建天然产物库筛选出靶向Al-2群体感应(QS)的丹酚酸A(SAA)和大黄素(RH)。二者通过竞争/非竞争性结合LuxS酶抑制Al-2合成，下调黏附基因表达和胞外多糖(EPS)产生，显著降低生物膜形成能力。LC-MS/MS代谢组学揭示其调控三羧酸循环等通路，大蜡螟幼虫模型验证抗感染效果，为抗生物膜药物开发提供新策略。

　　猪链球菌(S. suis)是一种重要的人畜共患病原体，其生物膜形成能力导致抗生素耐药性和慢性感染，成为临床治疗的重大挑战。生物膜作为细菌的"防护罩"，通过胞外多糖(EPS)等物质阻碍药物渗透，并使细菌进入代谢休眠状态。传统抗生素对此束手无策，而靶向群体感应(QS)系统——这种细菌间的"化学语言"——成为破解生物膜防御的新思路。河南科技大学王阳团队在《Veterinary Research》发表的研究，首次从天然产物中筛选出能精准干扰S. suis Al-2 QS通路的抑制剂。

研究采用多学科交叉方法：1) 整合商业药物与中药分子构建4126种化合物的虚拟库，通过AutoDock Vina/SYBYL三级分子对接筛选潜在LuxS抑制剂；2) 表达纯化LuxS/Pfs蛋白，通过Ellman法检测Al-2合成抑制；3) 结晶紫染色和扫描电镜(SEM)观察生物膜形态；4) qRT-PCR分析黏附基因(fbps/gdh等)表达；5) LC-MS/MS非靶向代谢组学解析代谢重编程；6) 大蜡螟(G. mellonella)幼虫模型验证体内效果。

虚拟筛选与分子动力学模拟发现，丹酚酸A(SAA)和大黄素(RH)与LuxS活性中心的His61/Cys82形成稳定相互作用。SAA通过π-硫键非竞争性抑制，RH通过碳氢键竞争性结合，均显著降低Al-2合成量(降幅达60%)。在1/8 MIC浓度下，二者使生物膜生物量减少50%，SEM显示细菌聚集程度降低，EPS分泌减少。机制上，SAA/RH下调fbps等黏附基因表达，使HEp-2细胞黏附率降低3倍。代谢组学揭示其引起L-高半胱氨酸硫内酯积累，并激活三羧酸循环(TCA)，逆转生物膜的"代谢休眠"状态。大蜡螟实验中，80μg/mL SAA使感染存活率从0%提升至50%。

该研究创新性地将QS抑制与代谢调控相结合，证明天然产物可通过多靶点干预破坏生物膜生态系统。SAA/RH不仅阻断细菌"交流"，还重塑其代谢状态，这种"双管齐下"的策略为抗生物膜药物开发提供新范式。研究建立的天然产物筛选平台还可拓展至其他耐药菌研究，具有重要转化价值。未来需进一步优化化合物结构以提高靶向性，并探索与传统抗生素的协同效应。