槲皮素靶向金黄色葡萄球菌 MurG 蛋白：对抗耐药菌的新曙光

为探究槲皮素抗 MRSA 机制，研究人员经多种方法确定 MurG 为其靶点，为抗菌药研发提供依据。

　　# 槲皮素靶向金黄色葡萄球菌 MurG 蛋白：抗菌研究新突破
在医疗领域，金黄色葡萄球菌一直是个 “麻烦制造者”，尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），它对多种抗生素产生了耐药性，就像穿上了一层 “超级铠甲”。MRSA 感染可轻可重，从普通的皮肤问题到危及生命的败血症、肺炎和心内膜炎等，不仅让患者住院时间变长、医疗费用增加，还让医生们的治疗选择越来越少。面对这一严峻挑战，寻找新的抗菌策略迫在眉睫。

在众多探索方向中，天然产物成为了研究的热点。槲皮素作为一种天然存在的黄酮类化合物，具有多种生物活性，包括抗菌能力，它就像是大自然赋予人类对抗病菌的 “秘密武器”。然而，槲皮素到底是如何抑制金黄色葡萄球菌的，它在细菌内部的 “攻击目标” 又是谁，这些问题一直困扰着科研人员。如果能解开这些谜团，就有可能开发出更有效的抗菌药物，为治疗 MRSA 感染带来新的希望。

来自印度古吉拉特大学和澳大利亚墨尔本大学的研究人员 Dweipayan Goswami、Jignesh Prajapati、Milan Dabhi 等人组成的团队，开展了一项极具意义的研究。他们通过一系列复杂而精妙的实验，最终发现槲皮素可以与金黄色葡萄球菌中的 MurG 蛋白（一种参与肽聚糖生物合成通路的关键糖基转移酶）稳定结合，干扰细菌细胞壁的合成，进而抑制金黄色葡萄球菌的生长。这一发现为开发新型抗菌药物提供了重要的理论基础，就像在黑暗中为抗菌药物研发照亮了一条新的道路。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员在这项研究中运用了多种先进的技术方法。首先是减法蛋白质组学，它就像是一个 “筛选器”，能从众多蛋白质中筛选出关键的潜在药物靶点；接着是分子对接技术，帮助研究人员预测槲皮素在目标蛋白上的结合位点，了解它们之间的结合能力；还有分子动力学模拟，它可以模拟蛋白质与配体在接近生理条件下的动态相互作用，观察它们在一段时间内的行为变化；最后通过结构分析软件对蛋白质的结构进行研究，从各个角度解析蛋白质与槲皮素之间的相互作用。

研究结果

1. 确定 MurG 为潜在靶点：研究人员先从金黄色葡萄球菌 MRSA252 菌株的完整蛋白质组出发，利用 CD-HIT 工具去除冗余序列，再通过与必需基因数据库（DEG）和 DrugBank 数据库比对，筛选出 816 个关键蛋白质。之后，他们参考已知与槲皮素结合的蛋白质，经 BLASTP 分析，发现 MurG 蛋白与这些蛋白质结构相似，特别是在活性位点，因此确定 MurG 为槲皮素的潜在结合靶点。
2. 分子对接揭示相互作用：利用分子对接技术，以高分辨率的 MurG AlphaFold-2 模型为基础，研究人员发现槲皮素和 UDP（MurG 的天然底物之一）都能与 MurG 相互作用。槲皮素可以紧密地结合在 MurG 的活性位点口袋中，XP Glide 评分为 - 6.4 kcal/mol，表明二者结合亲和力较强，且有多个氨基酸残基与槲皮素形成氢键、π- 阴离子相互作用等，进一步验证了这种强相互作用。
3. MD 模拟研究复合物稳定性：通过 250 ns 的分子动力学（MD）模拟，研究人员深入探究了 MurG 与槲皮素、UDP 复合物的稳定性和构象变化。RMSD 分析显示，系统在模拟早期就达到了稳定状态，槲皮素和 UDP 在结合口袋内的相互作用稳定。RMSF 分析表明，MurG 的 N - 和 C - 末端区域波动较大，而与配体相互作用的残基对配体结合和功效有重要影响。此外，MM-GBSA 分析表明，随着模拟时间的增加，槲皮素与 MurG 的结合亲和力增强，多种相互作用力共同维持了复合物的稳定性。
4. 比较 apo 和配体结合状态下 MurG 的构象：研究人员对比了 MurG 在结合配体（槲皮素和 UDP）和未结合（apo）状态下的行为。MD 模拟结果显示，结合配体的 MurG 的 RMSD 和 RMSF 值更低，表明其结构更稳定；同时，其溶剂可及表面积（SASA）和极性表面积（PSA）减小，分子表面面积（MolSA）无显著变化，回转半径（rGyr）降低，这些都表明配体结合使 MurG 结构更紧凑、稳定。PCA 分析也证实，apo 形式的 MurG 构象多样性和灵活性更高，而结合配体后构象空间更受限，特定构象更稳定。
5. MurG 结合位点在不同菌株中的保守性：研究人员对不同金黄色葡萄球菌菌株的 MurG 蛋白进行多序列比对和 3D 结构叠加分析，发现 MurG 的结合位点在不同菌株中高度保守，这意味着 MurG 有可能成为一个通用的治疗靶点，为开发针对多种金黄色葡萄球菌感染的药物提供了可能。

研究结论与意义

这项研究通过减法蛋白质组学和分子动力学模拟等多种方法，证实了槲皮素可以作为金黄色葡萄球菌中 MurG 的有效抑制剂。槲皮素通过与 MurG 结合，干扰肽聚糖生物合成通路，从而抑制细菌生长。这一发现揭示了槲皮素新的抗菌机制，与之前认为的作用靶点（如 β- 内酰胺酶或 ClpP 蛋白酶）不同，为抗菌药物研发开辟了新方向。同时，MurG 结合位点在不同菌株中的高度保守性，也为开发针对多种金黄色葡萄球菌感染的药物提供了有力支持。未来，研究人员可以进一步通过体外和体内实验验证槲皮素对 MurG 的抑制作用，开展高分辨率结构研究，设计更有效的槲皮素类似物，评估其与现有抗生素的协同作用，为解决 MRSA 等耐药菌感染问题带来新的希望。