20S蛋白酶体β5亚单位的抑制剂可作为针对阴道毛滴虫（Trichomonas vaginalis）的有效且具有选择性的药物

《Antimicrobial Agents and Chemotherapy》：Inhibitors of the 20S proteasome β5 subunit as potent and selective agents against Trichomonas vaginalis

本研究通过筛选373种蛋白酶体抑制剂，发现多种对滴虫（Trichomonas vaginalis）高活性（10-20 nM）且对人类细胞选择性超过200倍的化合物，可克服甲硝唑耐药性。机制研究表明，β5亚基特异性抑制是主要作用靶点，并通过结构模拟揭示其与人类蛋白酶体β5的氢键差异。摘要：

研究发现，**阴道毛滴虫（Trichomonas vaginalis）**是引起最常见非病毒性性传播感染的病原体之一。尽管每年有超过2亿人感染，但目前的治疗手段仅限于三种属于同一类别的硝基杂环化合物，包括**甲硝唑（metronidazole）**、**替硝唑（tinidazole）**和**塞诺唑（secnidazole）**。然而，这些药物的耐药性问题日益严重，且存在显著的副作用，如神经系统疾病、恶心和胃痉挛等。因此，开发针对**阴道毛滴虫**的新抗菌药物具有重要的临床意义，尤其是考虑到其在女性中可能持续感染数月甚至数年，而男性则通常在10天内恢复。

**20S蛋白酶体**作为新的药物靶点，已被验证具有抗**阴道毛滴虫**的潜力。然而，现有的蛋白酶体抑制剂对人类细胞的特异性尚不理想。为了解决这一问题，研究人员筛选了一个包含373种不同肽抑制剂的化合物库，这些抑制剂具有不同的反应性官能团，如环氧酮（epoxyketone）、硼酸（boronic acid）和乙烯磺酮（vinyl sulfone）。通过生长和存活实验，研究人员发现有49%的化合物对**阴道毛滴虫**具有抑制活性，而60%的化合物对人类细胞（如HeLa细胞）具有活性。这一结果表明，尽管许多化合物最初是针对人类蛋白酶体设计的，但它们对**阴道毛滴虫**也表现出一定的活性。同时，研究人员还发现，部分化合物对**阴道毛滴虫**的抑制效果显著优于对人类细胞的抑制效果，其选择性可达200倍以上，这为开发更安全有效的治疗方案提供了新思路。

研究进一步揭示了这些化合物的结构与活性之间的关系（SAR）。例如，对于**N端帽（P4）**，不同取代基（如吗啉、甲基茚基、羧基苯甲基和戊基）对化合物的活性和选择性影响不大，表明P4的位置并非关键因素。然而，**P1位置**的结构对活性具有显著影响。一个具有扩展芳香结构（如联苯）的化合物表现出优异的活性和选择性，而环状饱和结构（如双环己基）或刚性芳香结构（如萘基）则会降低活性或选择性。此外，**P3位置**的立体化学构型对活性也有影响，但其对选择性的影响相对较小。值得注意的是，当P3位置的β-天冬氨酸（β-Asp）被β-谷氨酸（β-Glu）取代时，化合物的活性和选择性均显著降低，这表明P3位置的化学结构对选择性至关重要。

研究还探讨了**环氧酮（epoxyketone）**作为反应性官能团的重要性。当将活性化合物的环氧酮官能团替换为电子缺乏的烯烃时，其对**阴道毛滴虫**和人类细胞的抑制效果均显著下降。这表明环氧酮是抑制活性的关键部分。进一步的实验发现，环氧酮官能团附近的甲基基团同样对活性和选择性至关重要，当该基团缺失时，化合物的活性下降约50倍，选择性也降低约10倍。这说明，**环氧酮官能团及其相邻的甲基基团**是决定化合物对**阴道毛滴虫**的有效性和选择性的关键结构特征。

此外，研究人员测试了这些化合物对**不同菌株**和**甲硝唑耐药菌株**的效果。结果显示，这些化合物对多种**阴道毛滴虫**菌株均具有良好的活性，且能够克服甲硝唑的耐药性。这一发现具有重要意义，因为甲硝唑耐药性已成为临床治疗中的一个显著问题。同时，研究人员还评估了这些化合物对多种哺乳动物细胞的细胞毒性，发现它们对**阴道毛滴虫**的抑制效果远高于对哺乳动物细胞的毒性，显示出良好的选择性。

进一步的**生化实验**表明，这些化合物主要抑制**20S蛋白酶体的β5亚基**，而非β1和β2亚基。这一发现为理解其抗寄生虫机制提供了关键线索。同时，通过**分子对接模拟**，研究人员预测了最有效的化合物与**阴道毛滴虫蛋白酶体**的结合模式。模拟显示，该化合物与β5和β6亚基之间形成了两个稳定的氢键，这些氢键在人类蛋白酶体中并不存在。这一结构差异可能是其高选择性的分子基础。

研究还探讨了这些化合物在**体内**的潜在应用。通过初步的**吸收、分布、代谢和排泄（ADME）**预测，这些化合物在水溶性、跨上皮渗透性和口服吸收方面表现出良好的特性，这为它们的临床应用提供了可能性。然而，由于所有肽类药物在宿主体内容易被蛋白酶降解，导致半衰期短，因此需要进一步优化这些化合物的结构，例如采用**肽类似物（peptoid）**或**环状结构（macrocycle）**，以提高其稳定性和生物利用度。

综上所述，这项研究为开发针对**阴道毛滴虫**的新型蛋白酶体抑制剂提供了重要的结构和功能信息。这些化合物不仅具有显著的抗寄生虫活性，还表现出高度的选择性，能够克服当前药物的耐药性问题。通过进一步优化其结构，未来有望将其发展为更安全有效的治疗方案，为临床抗寄生虫治疗带来新的希望。