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某科學の超電報

新型高效能篩選平台發現抑菌天然物分子,研發抗生素新方向

2018/03/02 |

快訊標籤中央研究院, 天然物, 抑菌劑, 抗生素, 和 轉胜肽酶

  • 抗藥性細菌已對人類健康形成重大威脅,研發新型的抗生素以對付抗藥性細菌因而成為人類目前極需努力的方向。圖/EmilianDanaila@pixabay

新平台找到可作為抑菌劑的天然物分子

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,是人類目前極需努力的方向。

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,中央研究院吳韋伸博士生(國防醫學院生命科學所)在本院基因體中心翁啟惠院士與鄭婷仁博士指導下,研發出一種新型高效能篩選平台。透過這項技術,研究團隊篩選出 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。本研究於近日發表於《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society)。

新平台,新篩選角度

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之合成,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。

細菌細胞壁主要由胜肽聚醣(peptidoglycan)組成,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。除此之外,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。

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