研究揭示抗生素尼龙搭扣如何杀死细菌

一种名为菌丝霉素的小抗生素采用一种创新机制来杀死细菌。菌丝霉素通过组装成大结构，附着在细菌细胞表面的目标上，类似于维可牢尼龙搭扣两侧形成粘合的方式。

由乌得勒支大学结构生物学家MarkusWeingarth和生物化学家EefjanBreukink领导的研究小组绘制了Velcro结构的形成过程。他们的发现发表在《自然微生物学》杂志上。上，揭示了一种新方法，可能对开发抗生素以对抗抗生素耐药性具有广泛的影响。

研究小组调查了菌丝霉素的工作原理，菌丝霉素是一种从真菌Pseudoplectanianigrella中提取的抗生素。该团队采用了先进的生物物理技术，包括固态核磁共振，并与格罗宁根的WouterRoos合作，使用原子力显微镜。

传统上，抗生素通过针对细菌细胞内的特定分子发挥作用内的特定分子发挥作用。然而，直到现在，菌丝霉素的作用机制才被完全理解。先前的研究提出了一个传统模型，其中菌丝霉素与一种称为脂质II的分子结合，这种分子对细菌细胞壁的合成至关重要，类似于钥匙插入锁中。

这项新研究揭示了一个更为复杂的过程。菌丝霉素的作用不只是像锁中的钥匙一样;相反，它在含有脂质II的细菌膜上形成致密结构。这些超分子复合物捕获其目标脂质II，防止其逃脱。即使一个脂质II从菌丝霉素中脱离，它仍被限制在Velcro结构中，无法逃脱。

Weingarth将这种结构与Velcro进行了比较，在Velcro中，菌丝霉素形成微小的钩子，可附着在细菌“环”上。在普通Velcro中，如果其中一个环从钩子上脱落，它仍然会被整个结构困住。被困在菌丝霉素上层结构中的细菌也是如此：它们可以摆脱菌丝霉素的束缚，但仍被困在上层结构中。这可以防止细菌逃逸并引起进一步感染。

此外，研究人员还发现钙离子的存在进一步增强了菌丝霉素的抗菌活性。这些离子与菌丝霉素的特定区域协调，引起结构变化，从而显著提高抗菌效果。离子在菌丝霉素的作用中起着关键作用，这是该研究的共同第一作者、博士生ShehrazadeMirandaJekhmane和MaikDerks发现的。他们发现菌丝霉素样品有一种特殊的颜色，这暗示了离子的存在。

该研究的主要作者MarkusWeingarth预计这一发现能为开发更优良的抗生素开辟新的途径。

“出于安全方面的考虑，Plectasin可能不是理想的抗生素候选物。然而，在我们的研究中，我们发现‘Velcro机制’似乎在抗生素中被广泛使用，而这迄今为止一直被忽视。因此，未来的药物设计工作不仅需要关注如何结合靶标，还需要关注药物如何有效地自我组装。因此，我们的研究填补了一个重大的知识空白，这可能对设计更好的药物以对抗日益增长的抗生素耐药性威胁具有广泛的影响，”他说。