海洋蓝藻来源新型功能化脂肪酸Anaeic与Tumoic酸通过抑制群体感应拮抗铜绿假单胞菌毒力

《Medicinal Chemistry Research》：Anaeic and tumoic acids, new functionalized fatty acids from marine cyanobacteria, inhibit quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa

本研究针对耐药性铜绿假单胞菌感染的治疗难题，从海洋蓝藻中分离出两种新型功能化脂肪酸Anaeic acid（3）与Tumoic acid（4）。通过结构鉴定与生物学功能分析，发现二者可显著抑制铜绿假单胞菌关键毒力因子Pyocyanin和LasB弹性蛋白酶的转录与表达，且作用机制与分支结构（环丙烷化/甲基化）密切相关。该研究为开发非抗生素类抗毒力策略提供了新分子实体，对囊性纤维化、烧伤感染等临床难题具有重要转化价值。

　　

在微生物与宿主的漫长博弈中，细菌进化出一套精妙的“通信系统”——群体感应（Quorum Sensing, QS），通过分泌自诱导剂（Autoinducers, AIs）协调群体行为，从而激活毒力基因、形成生物膜并逃逸宿主免疫。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）作为革兰氏阴性耐药菌的代表，其QS系统（las、rhl、pqs）的级联调控网络尤为复杂，与囊性纤维化、烧伤感染、植入式医疗器械相关感染等临床难题密切相关。然而，随着抗生素滥用导致的耐药性问题日益严峻，靶向QS而非直接杀灭细菌的“抗毒力策略”逐渐成为研究热点。

在这一背景下，美国佛罗里达大学研究团队将目光投向海洋蓝藻这一天然活性分子的宝库。此前研究中，Lyngbyoic acid（1）与Pitinoic acid A（2）等脂肪酸类化合物已显示出QS抑制活性。基于结构相似性假设，研究者从关岛Anae岛与Tumon湾的蓝藻样本中成功分离出两种新型脂肪酸——Anaeic acid（3）与Tumoic acid（4），并系统评价了其拮抗铜绿假单胞菌毒力的能力。相关成果发表于《Medicinal Chemistry Research》，为抗感染药物研发提供了新思路。

关键技术方法概览

研究依托海洋蓝藻样本（关岛Anae岛与Tumon湾采集），通过有机溶剂提取、硅胶柱层析、反相高效液相色谱（HPLC）分离化合物；利用核磁共振（NMR）（包括¹H NMR、COSY、HSQC、HMBC、NOESY）与高分辨质谱（HRESIMS）解析平面结构与绝对构型（Tumoic acid通过化学降解与Mosher酯分析）；采用铜绿假单胞菌PAO1菌株评估化合物对Pyocyanin色素产量（紫外吸收法）与LasB弹性蛋白酶活性（刚果红弹性蛋白降解法）的影响，并通过RT-qPCR检测毒力基因（phzG1、lasB）转录水平。

结构解析与立体化学确定

Anaeic acid（3）为含环丙烷的C₈脂肪酸，通过NMR数据与NOESY相关信号确定其trans环丙烷相对构型，并基于光学旋转与已知化合物Lyngbyoic acid（1）比对，推定绝对构型为4R,6R。Tumoic acid（4）为C₁₀链脂肪酸，在C-6位具甲基化修饰及exo双键，其平面结构通过COSY与HMBC关联确定，绝对构型经臭氧分解-Baeyer-Villiger氧化-酯水解三步降解后，通过Mosher酯的NMR分析明确为6R。

QS抑制活性与机制研究

在1 mM浓度下，Anaeic acid（3）与Tumoic acid（4）可分别抑制Pyocyanin产量41%与43%，LasB活性33%与31%，效果与阳性对照Lyngbyoic acid（1）、Pitinoic acid（2）相当。RT-qPCR显示二者显著下调phzG1（Pyocyanin合成关键基因）与lasB基因表达，而直链脂肪酸（C₈-C₁₂）反而上调相关基因，表明分支结构（环丙烷/甲基化）是QS抑制功能的关键。

结论与意义

本研究首次报道了海洋蓝藻来源新型脂肪酸Anaeic acid与Tumoic acid的QS抑制活性，证实其通过转录调控抑制铜绿假单胞菌核心毒力通路，且分支修饰（如环丙烷化）较直链结构更具抑制特异性。该发现不仅拓展了QS抑制剂的结构多样性，也为解决耐药菌感染提供了基于天然产物的非抗生素治疗策略，尤其对生物膜相关感染及免疫缺陷患者群体具有潜在临床价值。