综述：植物氨基酸类似物作为抗菌剂

本综述系统探讨了植物源氨基酸类似物（AAAs）作为新型抗菌剂的潜力。文章重点分析了刀豆氨酸（Cav）、靛玉红（Isp）、氮杂环丁烷-2-羧酸（Aze）和硫代赖氨酸（ThLys）等代表性AAAs的抗菌机制，即通过模拟标准氨基酸（如Arg、Pro、Lys）被错误掺入病原体蛋白质，导致蛋白质错误折叠和功能丧失，从而引发蛋白酶毒应激。作者创新性地提出将AAAs与相应标准氨基酸的酶学剥夺（如使用重组人精氨酸酶I（rhARG1））联用，以增强其抗菌活性并克服耐药性，为应对日益严峻的抗生素耐药性挑战提供了新策略。

　　

引言

植物作为生物活性化合物的宝库，能够合成其他生物界所没有的独特物质。其中，氨基酸类似物（Amino Acid Analogues, AAAs）作为植物被动防御机制的一部分，能对抗草食性昆虫和哺乳动物。通常，草食动物的细胞蛋白质合成机制无法有效区分标准蛋白质生成氨基酸和其特定的植物类似物，导致后者被错误掺入新生蛋白质并使其功能失常，这构成了植物的防御机制。此类氨基酸的例子包括精氨酸（Arg）的类似物（刀豆氨酸（Canavanine, Cav）、靛玉红（Indospicine, Isp））、脯氨酸（Pro）的类似物（氮杂环丁烷-2-羧酸（Azetidine-2-carboxylic acid, Aze））以及半胱氨酸（Cys）/赖氨酸（Lys）的类似物（硫代赖氨酸（Thialysine, ThLys））。这类结构类似物或其衍生物在寻找新的抗癌、抗菌和抗真菌剂方面备受关注。

AAAs的分类

氨基酸是含有氨基和羧基的有机化合物，是蛋白质的单体亚基。有20种所谓的标准（规范）蛋白质生成L-氨基酸，它们通过通用遗传密码翻译并参与蛋白质生物合成。此外，还有硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸，它们也被掺入蛋白质，但在真核生物、古菌和细菌中非常罕见。另外，自然界中还发现了500多种AAAs，它们携带的化学修饰会影响其被蛋白质翻译机器的识别、生化及功能特性。

主要的AAAs类别包括：

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  立体异构类似物（L-和D-氨基酸）：虽然蛋白质中所有天然存在的氨基酸相对于其α-碳原子都是L-构型，但其立体异构D-对应物存在于细菌细胞壁和特定肽中。将D-氨基酸掺入肽和蛋白质可以增强对酶降解的抗性并改变生物活性。
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  链修饰类似物：这类类似物对氨基酸主链进行修饰，例如亚甲基基团的替换或杂原子的引入。例如Aze，它是一种Pro类似物，会破坏蛋白质折叠。
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  等排类似物：这类氨基酸结构中的特定原子被大小和电子构型相似的元素所取代。例如，含硒的硒代蛋氨酸是蛋氨酸的等排替代物，广泛用于X射线晶体学。其他例子包括植物来源的精氨酸模拟物Cav和Isp。
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  R基修饰类似物：这类类似物保留天然氨基酸的核心结构，但其侧链（或R基）表现出改变。例如，氟化氨基酸（如4-氟苯丙氨酸）已被用于¹⁹F NMR以研究蛋白质稳定性和酶催化。

氨基酸类似物作为抗菌剂

现代生物医学科学尚未解决的挑战之一是对现有抗菌药物的耐药性蔓延以及新型有效抗生素的明显缺乏。开发基于植物次生代谢物的经典抗生素替代品是一个有前景且具有战略意义的方向，因为这些化合物与现有抗生素相比，不易产生耐药性。这至少部分归因于其独特的作用机制（例如，破坏信号通路、膜功能障碍、抑制粘附）。许多植物化合物与抗生素具有协同效应，能恢复细菌对现有药物的敏感性。

在众多植物物种中发现的AAAs中，我们确定了几种有条件蛋白质生成且具有已证实的抗菌和/或抗真菌活性的AAAs。它们的抗菌活性、获得性耐药机制以及在新抗菌策略中可能的用途将在下文讨论。

精氨酸类似物

豆科植物Canavalia和Indigofera属作为多种生物活性化合物的来源引起了科学家的注意。其中，它们合成了精氨酸（人体条件性必需氨基酸）的类似物Cav和Isp。

Cav和Isp是天然存在的、生物依赖性的精氨酸蛋白质生成类似物。在自然界中，这些化合物对植物机体无毒，在所有组织中积累，主要存在于叶子和种子中，并保护植物免受病原细菌、草食性昆虫和其他动物的侵害。这类AAAs特异性靶向快速分裂的细胞，例如某些癌细胞，特别是那些依赖升高的外源性精氨酸摄取的癌细胞。

刀豆氨酸（Canavanine, Cav）

关于Cav抗菌作用的研究主要在革兰氏阴性菌（主要是大肠杆菌（Escherichia coli））上进行，其次是在假单胞菌属（Pseudomonas spp.）上。Cav对某些大肠杆菌菌株有毒性，特别是那些精氨酸和鸟氨酸（Ornithine, Orn）摄取上调的菌株，对不同大肠杆菌菌株的最低抑菌浓度（Minimum Inhibitory Concentration, MIC）范围为32至256 μg/mL（0.18-1.45 M）。Cav还将这些细菌的生物膜形成潜力从68.42%分别降低到31.58%。在其他研究中，Cav抑制了不同的革兰氏阳性乳酸杆菌的生长，但仅限于精氨酸缺乏的条件下。

与上述数据相反，在培养基中存在Arg（0.05 M）的情况下，Cav在很宽的浓度范围（1 μM-10 mM）内显著促进了液化链球菌（Streptococcus (Enterococcus) faecalis var. liquefaciens）的生长，最大效应出现在0.1 mM。推测这一效应的潜在机制与Cav介导的Arg降解酶抑制和Arg分子对细菌细胞的更长生物利用度有关。

Cav和Arg之间进入蛋白质掺入的竞争性质以及Cav对生长的抑制部分解释了在无Arg培养基中Cav毒性升高的现象。D-Cav（由恶臭假单胞菌（P. putida）广谱消旋酶从L-Cav产生）具有显著更高的抗菌作用。它改变了根瘤菌目（如根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）、苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti））的肽聚糖结构并影响细胞分裂过程。青霉素结合蛋白3a的点突变可以通过使其对D-Cav不敏感来克服这种效应，从而减少其掺入肽聚糖。

除了掺入多肽链，Cav还可以与各种微生物蛋白质相互作用，从而影响相应的代谢途径。例如，Cav掺入导致功能丧失已见于多种细菌酶，包括碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶、透明质酸酶和磷酸酶。10 mM的Cav显著降低了从细菌（恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）、大肠杆菌、鼻疽伯克霍尔德菌（Burkholderia mallei）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus））中分离的精氨酸脱亚胺酶（Arginine Deiminase, ADI）的活性。这个过程与形成适度稳定的S-烷基硫脲中间体和稳定的Cys-烷基硫代氨基甲酸加合物有关。然而，这些实验中使用的Cav浓度远远超过了已知的AAAs生理水平。

有趣的是，内在ADI表达增加了细菌对Cav的敏感性，如在嗜盐四联球菌（Tetragenococcus halophilus）中所证明的。可能的机制可能与由于ADI活性导致培养基中Arg耗竭有关，和/或，或者，与ADI产生的Cav水解分解代谢物的伴随细胞毒性有关。Cav还抑制了T4感染的大肠杆菌中多胺（腐胺和亚精胺）的合成，但详细的抑制机制尚未阐明。涉及的细菌反应机制也可能与Cav对Arg合成酶的抑制作用有关。

对于其他酶，用Mg⁺⁺离子和Arg或Cav联合处理大肠杆菌细胞导致乙酰鸟氨酸δ-转氨酶活性的变化。Cav（0.05-0.1 mM）抑制了大肠杆菌的鸟氨酸氨甲酰转移酶。Cav（0.1-1.0 mM）也是大肠杆菌中几种与Arg代谢无关的酶的抑制剂：乙醇脱氢酶、β-葡萄糖苷酶和氧腈酶。推测的机制与Cav通过其氧基与蛋白质活性位点中的-SH基团相互作用有关，但这一假设需要进一步澄清。

值得注意的是，暴露于Cav导致大肠杆菌细胞中积累含Cav的蛋白质，这些蛋白质与细菌DNA形成团聚物。这些以膜相关刀豆氨酰蛋白体形式存在的团聚物影响了转录和翻译，导致细胞死亡。

针对不同细菌物种，已经描述了几种对Cav的耐药机制。首先，一些微生物，主要与豆科植物的根际相关（例如食刀豆氨酸假单胞菌（Pseudomonas canavaninivorans）和根瘤菌目（Rhisobiales） spp.），可以降解Cav，从而利用这种化合物作为唯一的氮源和碳源。这种特定的底物利用至少部分是由Cav-γ-裂解酶介导的，该酶从Cav中去除羟基胍基部分。

细菌代谢Cav的其他机制包括某些大肠杆菌菌株将其脱羧为γ-胍基氧丙基胺，以及某些粪链球菌（S. faecalis）菌株将Cav降解为高丝氨酸和胍，如上所述支持粪链球菌的生长。

由于Cav毒性主要通过受干扰的含Cav蛋白质表现出来，另一种对Cav的耐药机制与蛋白酶的激活有关。在大肠杆菌中，这尤其涉及蛋白酶La，它能降解含Cav的蛋白质。然而，这个过程可能不是Cav特异性的，而是细胞对压力整体反应的一部分。这种蛋白水解作用在体外可以被抗生素利福平抑制，利福平能阻断许多细菌中的蛋白质翻译。

蛋白质中Cav的错误掺入也可以通过细菌Arg-tRNA合成酶的突变来克服，导致对Cav的亲和力降低。这导致Cav错误掺入蛋白质的频率降低。这种耐药机制也在豆象甲虫（Caryedes brasiliensis）中发现，这种昆虫已经进化到以产生Cav的植物为食。这种昆虫进化出了高度选择性识别Arg的tRNA合成酶，即能有效区分Arg和Cav。

食刀豆氨酸假单胞菌拥有一种独特的蛋白质，刀豆氨酰-tRNA^Arg脱酰酶，它受Cav上调，并受胍核糖开关控制，揭示了Cav响应与胍代谢的功能联系。因此，该酶作为一种独立的编辑蛋白，特异性脱乙酰化刀豆氨酰化的tRNA，防止其掺入蛋白质。CtdA基因敲除菌株在含Cav的培养基中表现出严重的生长缺陷，并将更大量的Cav掺入其蛋白质组。

另一种对Cav的替代耐药机制与其通透酶的表达或功能受损有关，例如Arg和Orn转运蛋白，它们可能由于获得性突变而对Cav的亲和力降低。例如，抗Cav的大肠杆菌菌株的特征是ArgP基因座（编码LysR型转录调节蛋白）存在大量突变，导致参与Arg和Lys-Arg-Orn转运的通透酶表达异常，Arg外排增加，以及细胞内积累Cav的能力降低。天山中华根瘤菌（Mesorhizobium tianshanense），一种革兰氏阴性菌，表达MsiA蛋白作为特定的Cav输出蛋白，这使得该生物能够与产生Cav的豆科植物甘草（Glycyrrhiza uralensis）形成共生关系。

因此，Cav可以作为选择性抗菌剂使用，尽管存在针对该化合物的不同耐药机制。需要强调的是，Cav作为一种有毒的Arg类似物，在Arg耗竭的条件下表现出最高的抗菌效果。因此，联合暴露于Cav和Arg剥夺（例如，通过使用商业上可得的酶如rhARG1引发）可能产生有益的协同抗菌效应。为证实这一假设并研究有效的抗菌Cav剂量和可能的协同作用，需要对不同细菌物种，特别是具有获得性抗生素耐药性的临床分离株进行更多研究。

Cav也在不同的酵母菌株和物种上进行了研究，主要用于诱变试验和作为外源DNA转化的报告基因。这是由于在单细胞真菌（酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）、光滑念珠菌（Candida glabrata））中鉴定出了三个与Cav耐药相关的基因：

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  CAT1基因或其直系同源物，编码负责Arg和Cav摄取的Arg通透酶；
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  VHC1（同义词 CAN1），编码液泡膜阳离子-氯离子协同转运蛋白；
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  ANY1，编码α-抑制蛋白（泛素连接酶衔接蛋白）——质膜氨基酸转运蛋白的转录抑制因子。

Cav在酵母中的主要毒性机制与细菌或哺乳动物细胞基本相同：Cav代替Arg掺入蛋白质后引发的蛋白酶毒应激。这与在酿酒酵母细胞中过表达泛素时，对Cav的敏感性显著降低的事实相符，表明蛋白酶参与清除错误折叠的泛素化含Cav蛋白质，从而减轻蛋白酶毒应激。

另一个酵母特异性的Cav毒性机制与诱导线粒体应激有关，这是由于暴露于Cav后，某些酿酒酵母菌株的线粒体蛋白质合成和呼吸活性显著下降，以及这些酵母中细胞内Arg运输受到影响。有趣的是，当强迫酵母呼吸时，Cav毒性增加，表明呼吸与蛋白酶毒应激的发展之间存在可能的联系。

对Cav的敏感性通常与高Arg需求相关，如在缺乏法尼基转移酶β亚基的粟酒裂殖酵母突变体和缺乏Rheb GTPase的酿酒酵母突变体中所观察到的。这导致从Arg传感器到TOR复合体1的信号转导异常，使酵母处于明显的Arg剥夺状态。

有趣的是，在核黄素缺陷的季也蒙毕赤酵母（Pichia guilliermondii）突变体中也观察到了对Cav的高敏感性。确切的潜在机制尚未描述，表明存在涉及核黄素或依赖核黄素衍生辅因子（如黄素单核苷酸或黄素腺嘌呤二核苷酸）的酶的尚未明确的Cav耐药机制。

与细菌中一样，酵母中对Cav的耐药性与其分解和降解为未指定的无毒产物有关被提出，但未详细阐明。酵母中细菌Cav解毒酶的类似物尚未被鉴定或描述。

在实验室实践诊断中，Cav用于区分致病性担子菌隐球菌（Cryptococcus）物种复合体，即新型隐球菌（Cryptococcus neoformans）和格特隐球菌（Cryptococcus gattii）。这些测试基于利用甘氨酸作为唯一碳源和氮源的差异，以及Cav抗性。在Cav-甘氨酸-溴百里酚蓝（CGB）琼脂上生长时，格特隐球菌（而非新型隐球菌）可以使用不同于细菌的代谢途径（尚未完全描述）将Cav降解为无毒代谢物。这些反应改变了培养基的pH值，并引发溴百里酚指示剂的蓝色反应。这通常在孵育48小时后观察到。该测试比先前使用的肌酸酐-葡萄糖-溴百里酚蓝或甘氨酸-放线菌酮-酚红培养基更准确。然而，不能 confidently 地仅将其作为单一测试使用。除了在隐球菌属的鉴别测试中使用CGB琼脂外，对酵母的研究主要在非致病性酵母上进行。因此，需要考虑将Cav作为潜在抗真菌剂时，需要在该领域获得更多关于致病性和半致病性物种的知识。

靛玉红（Indospicine, Isp）

Isp是另一种但知名度较低的精氨酸类似物，发现于靛蓝属（Indigofera）豆科植物中。与Cav不同，它缺乏真正的胍基部分（图1a）。这就是为什么Isp不被已知的Arg降解酶（如精氨酸酶或ADI）降解，这可能导致其在哺乳动物中相对于Cav具有更高的稳定性。历史上，对Isp研究的兴趣主要与其在放牧动物肉中的积累以及随后食用受污染野味宠物中毒有关。因此，涉及Isp的体外研究通常在肝细胞或其他相关的肝毒性模型上进行。

然而，最近研究表明，反刍动物瘤胃来源的微生物可以缓慢地将Isp降解为2-氨基庚二酸和2-氨基庚二酸，从而部分保护动物免受Isp诱导的毒性。这种转化的确切机制和所涉及的蛋白质仍有待进一步阐明。另一种将Isp降解为2-氨基庚二酸和2-氨基庚二酸的机制是用碳酸钠微波加热或高压灭菌15分钟含Isp的溶液。因此，瘤胃中Isp的缓慢降解可能涉及化学和生化两种机制。

很少有研究探讨Isp的抗菌作用。研究表明，在低Arg条件下向生长培养基中添加Isp抑制了大肠杆菌和铜绿假单胞菌的生长。推测的原因与Cav类似，Isp可以使细菌tRNA^Arg充电并代替Arg掺入蛋白质，导致其错误折叠和功能失常。此外，毫摩尔浓度的Isp抑制了某些参与Arg生物合成的酶的活性（即铜绿假单胞菌的N-乙酰谷氨酸-5-磷酸转移酶）。

因此，可以推测Isp可能引起模仿Cav效应的抗菌作用，同时其对微生物和动物酶的降解具有显著的抗性。

鸟氨酸类似物-刀豆氨酸（Canaline, Can）

Can是鸟氨酸（Ornithine, Orn）的非蛋白质生成类似物（图1b），是Cav被精氨酸酶水解的产物。与Cav类似，Can也存在于许多豆科植物中，但其毒性机制研究较少。Can是唯一天然存在的侧链中带有氨氧基的游离氨基酸，它取代了Orn中的δ-氨基，并在Can和羰基之间形成稳定的肟。Can能够抑制Orn依赖的酶活性，并且也作为Lys拮抗剂发挥作用。然而，如前所述，Can不会被掺入蛋白质。

Can还与吡哆醛磷酸（辅酶B₆）反应，形成稳定的、茚三酮阳性复合物。这种复合物抑制含B₆的酶，尤其是细菌L-酪氨酸脱羧酶。Can与吡哆醛磷酸形成的不可逆肟也阻断了Orn氨基转移酶（Ornithine Aminotransferase, OAT）和其他氨基转移酶的活性。这种AAA被证明能抑制痘苗病毒在HeLa细胞中的复制。添加Orn并不能逆转Can的抑制。然而，通过添加增加量的吡哆醛磷酸，Can的抑制效应被逐渐逆转。这些观察表明，Can在这种情况下并不作为Orn的结构类似物，而是通过这种辅因子的缺乏来抑制Orn氨基转移酶活性。Can对钩端螺旋体（Leptospira bacterium）spp.具有有效的抑制作用，尽管效果低于其他氨氧基化合物。

Can对恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）具有强大的抑制作用，IC₅₀为300 nM。还观察到与DFMO（Orn脱羧酶抑制剂）的协同作用，表明破坏了这种寄生生物中的多胺生物合成。

不幸的是，明显缺乏关于Can对细菌和酵母（包括致病性和半致病性）影响的研究，无法讨论其作为抗菌剂的用途。

脯氨酸类似物-氮杂环丁烷-2-羧酸（Azetidine-2-carboxylic acid, Aze）

Aze发现于铃兰（Convallaria majalis，也称山谷百合）中，其占叶片质量的7%，存在于一些豆科Fabaceae植物中，以及少量存在于甜菜（Beta vulgaris）中。Aze是Pro的类似物（图1c），参与植物对抗草食动物和植物病原体的防御机制，类似于Cav和Isp。Aze可以直接抑制Pro生物合成途径，被掺入多肽，并由于其与Pro相比不同的键角而破坏其二级结构。

关于Aze抗菌活性、耐药机制和人体毒性的现有数据已有详尽总结。简而言之，Aze的抗菌活性主要在大肠杆菌上研究。与上述Arg类似物类似，只有在Pro缺乏的培养基上生长时才能观察到显著的抗菌效果。向培养基中添加Pro能完全保护细菌和哺乳动物细胞免受Aze的细胞毒性。

Aze曾被研究作为可能的抗生素，但由于不可接受的副作用（主要是致畸性和神经毒性）而终止研究。该化合物目前正被研究作为潜在的抗癌剂，因为它通过代替Pro掺入来修饰肿瘤蛋白质的能力增强了肿瘤的免疫原性，可能改善肿瘤免疫治疗程序的结果。这种策略可能很有前景，但考虑到关于Aze致畸性、神经毒性和自身免疫效应的报道数据，强烈需要合理的方法来降低其对正常人类细胞的总体毒性。

可以假设上述抗菌策略（同时应用给定的AAAs和相应的标准氨基酸剥夺酶）可能确实有效。然而，已确定的Pro降解酶（Pro氧化酶、Pro脱氢酶等）中没有一个进入临床前试验。考虑到Aze总体上比Arg类似物具有更差的安全性，可以预测这种策略成功的可能性可能相当低。

在细菌和真菌中已经报道了多种对Aze的耐药机制。在酿酒酵母Σ1278b中，Aze可以通过乙酰化作用被解毒，该过程由MPR1/2基因产物（N-乙酰转移酶超家族成员）介导。构巢曲霉（Aspergillus nidulans）可以利用Aze作为氮源，这得益于AzhA水解酶的活性和GABA分解代谢途径的激活。一些细菌甚至可以将这种物质作为唯一的氮源（肠杆菌属（Enterobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）以及一些假单胞菌属（Pseudomonas） sp.），这得益于转氨酶活性和氮杂环丁烷环的打开。这种反应通常发生在细菌周质中，以进一步保护细菌细胞免受Aze介导的毒性，类似于β-内酰胺酶在周质中水解打开β-内酰胺环的活性。

半胱氨酸/赖氨酸类似物-硫代赖氨酸（Thialysine, ThLys）

硫代赖氨酸（(S)-2-氨基乙基半胱氨酸，ThLys）是一种有毒的AAA，其中Lys侧链的第二个碳原子被硫取代。ThLys也可以被认为是结构上的半胱氨酸S-(2-氨基乙基)类似物（图1d）。

对Lys营养缺陷型大肠杆菌突变体的研究表明，ThLys（以及，在较小程度上，硒代赖氨酸）在低Lys条件下可以有效地掺入蛋白质，但在完全Lys耗竭的情况下则不能。有趣的是，细菌可以将其蛋白质中高达60%的总Lys替换为ThLys，而没有任何显著的生存能力变化，表明对该化合物具有高水平的基线抗性。进一步孵育导致含ThLys蛋白质的不稳定性、它们的快速降解和细胞分裂停滞。在另一项研究中，高达42.5%的乳酸杆菌和83.3%的酵母分离株即使在培养基中存在ThLys的情况下也能够产生Lys。

大肠杆菌Lys-tRNA合成酶（Y280F和F426W）的人工点突变导致对ThLys产生耐药性，这是因为对ThLys的结合亲和力低于Lys，因此氨酰化选择性更高。酿酒酵母中对ThLys的耐药性与Lys生产途径的激活有关，尤其是在工业Lys过生产菌株中。

至于真核生物，在CHO和Jurkat细胞上体外实验也证明了将ThLys掺入蛋白质的能力，导致细胞生长抑制、细胞周期S期和G2/M期阻滞以及凋亡。这表明ThLys在原核和真核细胞之间的选择性较低，导致不必要毒性作用的高风险。考虑到即使在低Lys条件下的基线耐药水平数据，我们认为ThLys可能的风险/效益比低于Aze。

安全性考量

必须承认，文献中关于上述AAAs的药代动力学数据非常有限。AAAs共同的安全问题在于它们对微生物和人类细胞的选择性较低，这是由于其主要毒性机制是非特异性的，即错误掺入初级多肽结构，导致蛋白质错误折叠和蛋白酶毒应激的发展。然而，在局部应用的情况下，这种风险因素应大大降低。

迄今为止，几项研究观察到与人类和动物摄入Can、Isp、Can、Aze和ThLys相关的毒性作用。这些发现的一般总结见表1。

每种提到的AAA的毒理学特征都不完整。例如，许多基本指标，如LOAEL和NOAEL，尚未确定。有现象学证据表明上述化合物可能对动物和人类有毒；然而，安全暴露的临界值或剂量效应关系仍然未知。已经发表了几项全面研究，讨论了Cav、Isp和Aze的体内毒理学和药代动力学。不幸的是，关于Can和ThLys毒性以及含有AAAs的植物提取物毒性的数据很少，需要在该领域进行进一步研究。目前，这些化合物正被单独或与其他药物联合作为抗癌剂积极研究；然而，这些研究主要在体外进行，对理解毒理学和药代动力学的贡献有限。

此外，还存在与人体无法代谢某些AAA（尤其是Isp）相关的安全问题。Isp在草食性（小马、骆驼、马）和肉食性动物（食用富含Isp的骆驼肉的狗）肉中积累的现象已在几项研究中得到证实。然而，仍未阐明安全/有毒剂量、暴露参数或剂量反应关系。

基于上述数据，我们建议旨在限制模型生物体全身暴露于AAAs的策略。例如，考虑这些药物的局部应用而非注射或口服给药可能是一种可行的方法，因为已知这种方法可以减少不必要的全身暴露和副作用。其他方法可能旨在使用靶向递送系统或与其他药物联合使用来降低AAAs的有效浓度。在我们之前的研究中，我们证明了同时应用Cav和rhARG1可将Cav的有效抗癌浓度降低一个数量级以上。我们假设这种方法（应用AAAs和酶学剥夺相应氨基酸）可以假设性地应用于其他AAAs，并显著改善其安全性。

未来展望

本综述简要概述了关于植物源AAAs作为抗菌和抗真菌剂潜在应用的有限可用信息。已确定Cav、Isp、Aze和ThLys可以分别代替Arg、Pro和Lys掺入蛋白质结构，导致蛋白质功能障碍和不同强度的蛋白酶毒应激发展。在其他AAAs中，Cav作为抗菌剂研究得更好，对多种细菌和酵母具有广谱抗菌活性。与Aze和ThLys相比，Arg类似物具有几个独特的特征，可能在其抗菌作用背景下增加价值。例如，Isp不具有真正的胍基部分，并且不受已知Arg降解酶（如精氨酸酶或ADI）的降解。而Cav被精氨酸酶降解为Can，这是另一种有毒的AAA，它不会被掺入蛋白质结构，但可以与羰基相互作用并破坏蛋白质翻译。

上述有条件蛋白质生成AAAs的共同特征是，它们在相应标准氨基酸对应物含量低的环境中引发最有效的细胞毒性效应。因此，我们提出同时应用AAAs和相应的标准氨基酸降解酶作为一种潜在的抗菌方法。这种组合应符合以下要求：给定的AAA，与相应的标准氨基酸相反，不是给定水解酶的降解对象。对于Arg AAAs，PEG化的rhARG1（pegzilarginase, Loargys）最近已获得市场授权用于治疗精氨酸酶1缺乏症，也称为高精氨酸血症；PEG化的精氨酸脱亚胺酶（ADI-PEG 20）目前正处于癌症治疗的后期临床试验阶段。关于Lys-α-氧化酶