《Bioorganic Chemistry》：Design and synthesis of dehydrocurvularin analogues as antibacterial and anti-biofilm agents
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新型大环内酯衍生物A25通过靶向细菌膜磷脂酰乙醇胺抑制MRSA，并有效清除生物膜
梁建佳|庞飞宇|李元张|马红月|彭娜|冉璐|刘爱阳|邹丽丽|邓张双
中国三峡大学生物与药学学院天然产物研究与开发湖北省重点实验室，宜昌443002，中国
摘要
开发高效抗菌剂以治疗耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）感染，尤其是与生物膜相关的感染，仍然是一个棘手的问题。在这里，我们通过仿生结构修饰合理设计并合成了30种新的衍生化合物，这些化合物源自10,11-脱氢鞣花素。基于对金黄色葡萄球菌和四种临床MRSA分离株的结构-活性关系分析，选择了化合物A25作为候选药物（最小抑菌浓度MIC = 2–4 μg/mL），该化合物表现出最小的耐药性发展、能够快速杀死细菌，并且具有较低的溶血活性（HC50 > 200 μg/mL）。机制研究表明，A25通过结合磷脂乙醇胺（PE）选择性地靶向细菌膜，从而破坏膜极化，提高细胞内活性氧（ROS）水平，最终杀死细菌。此外，A25对金黄色葡萄球菌表现出显著的抗生物膜活性，突显了其作为对抗MRSA感染的有前景的新治疗候选药物的潜力。
引言
难以治疗的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的出现构成了重大的公共卫生挑战[1]。作为一种导致严重感染（如心内膜炎、菌血症以及皮肤和软组织感染）的病原体，MRSA是全球社区和医院获得性感染的重要原因[2,3]。迫切需要新的抗生素和策略来改善临床结果。万古霉素是治疗革兰氏阳性细菌（包括MRSA感染）的“最后手段”抗生素[4,5]。然而，耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VRSA）和肠球菌（VRE）的出现给抗菌治疗带来了重大困难[6]。因此，识别有效的抗菌药效团对于开发新的抗菌剂至关重要。
微生物，特别是真菌，产生大量具有进化优化骨架和生物活性的特殊代谢产物，成为新型治疗抗生素的宝贵先导[7],[8],[9]。迄今为止，已有许多生物大环内酯类化合物被批准用于临床应用，包括红霉素、阿奇霉素和克拉霉素[10]。10,11-脱氢鞣花素（DCV）是一种从真菌中提取的大环内酯类天然产物，具有作为强效抗肿瘤、抗感染和免疫调节剂的潜力。自1967年首次发现DCV以来，已鉴定出超过50种天然存在的DCV同类化合物[11,12]。这一类天然产物因其广泛的药理活性以及独特的细胞效应和选择性而受到广泛关注[13],[14],[15]。尽管DCV对MRSA显示出良好的安全性，但其适度的抗菌效力阻碍了其临床前进展。迄今为止，尚未有研究报道对DCV进行结构修饰，因此缺乏合成衍生物的结构-活性关系（SAR）数据。
受青霉素类抗生素（如替莫西林、甲氧西林、萘夫西林的芳香功能团使其活性优于青霉素，见图1[16],[17],[18],[19],[20],[21]）的启发，我们首次报道了DCV C-5位点修饰衍生物的半合成制备及其对抗MRSA的抗菌活性评估。引入芳香功能团被发现可以增强DCV的溶血活性和抗菌效力。此外，还研究了主导化合物A25的抗菌机制。
化学部分
DCV是根据先前建立的方案从Aspergillus ustus WG.4的发酵液中分离得到的[22]。DCV衍生物的合成路线和反应条件如图1所示。首先，为了研究DCV中α, β-不饱和酮部分的SAR，使用5%的钯碳催化剂（Pd/C）在甲醇/乙酸乙酯（1:1, v/v）溶剂系统中通过催化氢化制备了化合物2（CV）。随后进行了Mannich反应
结论
设计并合成了一系列新的DCV衍生物。其中，含有4-氟-1-萘酸取代基的化合物A25对金黄色葡萄球菌和临床MRSA分离株表现出强效的抗菌活性（MIC：2–4 μg/mL），同时具有较低的细胞毒性和可忽略的溶血毒性。时间杀灭实验表明A25在4小时内能够彻底杀死金黄色葡萄球菌。值得注意的是，A25没有诱导金黄色葡萄球菌产生耐药性。机制研究表明，A25通过与
一般信息
在化学合成过程中，所有试剂均从商业渠道购买且未经纯化。可视化使用紫外线（UV）光完成。闪蒸柱色谱法采用烟台硅胶进行分离。核磁共振（NMR）谱在400 MHz（1H at 400 MHz，13C at 100 MHz）条件下获得，化学位移以CDCl3的残留溶剂峰为参考。所有DCV衍生物的纯度使用Waters e2695 HPLC系统（Waters Corporation，美国）进行分析。
CRediT作者贡献声明
梁建佳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿，资金获取，概念构思。庞飞宇：撰写 – 原始草稿，项目管理，方法学。李元张：验证，项目管理，方法学。马红月：可视化，软件，方法学。彭娜：项目管理，正式分析。冉璐：可视化，软件。刘爱阳：验证，正式分析。邹丽丽：撰写 – 审稿与编辑，方法学。邓张双：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国国家自然科学基金（资助编号：82304312）、湖北省自然科学基金（资助编号：2024AFD135）和湖北省教育委员会（资助编号：D20241205）的支持。
