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革兰氏阴性菌感染因复杂膜结构和治疗手段有限成为全球健康难题。研究人员设计含酮且结构刚性增强的化合物改善膜穿透性。先导化合物对鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)等表现出优异活性,无明显细胞毒性。该研究为开发新一代抗革兰氏阴性菌抗生素提供战略框架。
革兰氏阴性菌(Gram-negative bacteria)感染,一直是全球健康面临的严峻挑战。这是因为它们有着复杂的膜结构,而且治疗方案也十分有限。肽脱甲酰基酶(Peptide deformylase,PDF)抑制剂对革兰氏阳性菌(Gram-positive pathogens)有很强的抑制活性,可一旦遇上革兰氏阴性菌,就因外膜通透性差,效果大打折扣。
为了解决这个问题,研究人员理性设计了一系列新的含酮化合物。这些化合物结构刚性更强,能更好地穿透细菌的膜结构。其中,先导化合物(10a、10f、12b)对鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)展现出了超强的抗菌活性,其最低抑菌浓度(Minimal inhibitory concentration,MIC50)小于 2μg/mL;对临床分离菌株,MIC50也小于 8μg/mL 。化合物 6 抑制 PDF 的能力尤为突出,其半抑制浓度(Half maximal inhibitory concentration,IC50)达到 70.8±8.0nM 。并且,在测试浓度下,先导化合物对人肝星状细胞(LX-2)没有明显的细胞毒性。
通过分子对接(Molecular docking)技术发现,这些化合物是通过竞争性结合 PDF 来发挥作用的。这项研究成果,为研发新一代抗革兰氏阴性菌感染的抗生素搭建了战略框架,在保持抑制靶点活性的同时,还优化了膜通透性。