靶向BamB抑制菌毛组装的硝唑尼特与多粘菌素B协同抗耐药大肠杆菌机制研究

本研究针对革兰阴性菌耐药性问题，揭示了硝唑尼特(NTZ)通过靶向β-桶组装机器(BAM)复合体的BamB蛋白及BamA POTRA2结构域，干扰伴侣蛋白-引物(CU)通路介导的P菌毛组装，进而增强多粘菌素B对敏感及MCR阳性大肠杆菌的抗菌活性。该发现为抗生素佐剂开发提供了新策略。

　　

论文解读

在抗生素耐药性日益严峻的背景下，革兰阴性菌凭借其独特的外膜结构和菌毛等毒力因子，成为临床治疗的重大挑战。其中，尿路致病性大肠杆菌(UPEC)通过伴侣蛋白-引物通路(Chaperone-Usher pathway, CU)组装的P菌毛，不仅能介导细菌粘附宿主细胞，还参与生物膜形成，显著增强其致病性。然而，现有抗生素对这类耐药菌的疗效有限，尤其是携带移动粘菌素耐药基因(MCR)的菌株，使得最后防线药物多粘菌素B(Polymyxin B)的效力大打折扣。更棘手的是，细菌外膜中的β-桶组装机器(BAM)复合体作为外膜蛋白(OMP)折叠的关键“分子工厂”，其具体调控机制尚未完全阐明。

针对这一困境，辽宁省教育厅重点项目的资助下，研究人员以抗寄生虫药物硝唑尼特(Nitazoxanide, NTZ)为突破口，系统探究了其通过靶向BAM复合体抑制P菌毛组装的分子机制，并揭示了其与多粘菌素B的协同抗菌效应。这项发表于《Biochimie》的研究，首次明确了BamB蛋白及其关键氨基酸残基(S61/R195)是NTZ的作用靶点，为耐药菌治疗提供了全新视角。

关键技术方法
研究采用生物层干涉仪(BLI)筛选NTZ与BAM组分的相互作用，结合分子动力学模拟解析结合位点；通过实时荧光定量PCR检测Cpx双组分系统激活情况；利用N-苯基-1-萘胺(NPN)和碘化丙啶(PI)探针评估内膜通透性变化；采用流式细胞术检测活性氧(ROS)积累；通过结晶紫染色法分析生物膜抑制效果。实验菌株包括标准敏感株及临床分离的MCR阳性大肠杆菌。

研究结果

BamB和BamA POTRA2结构域是NTZ结合的BAM组分
BLI结合实验显示，NTZ特异性结合BamB蛋白的K_D值为2.3 μM，与BamA的POTRA2结构域结合较弱(K_D=15.6 μM)。分子动力学模拟揭示，BamB的S61和R195残基通过氢键与NTZ的硝基形成稳定相互作用。基因回补实验证实，ΔbamB突变株对NTZ的敏感性显著降低，而回补野生型bamB后敏感性恢复，但S61A/R195A双突变体无法逆转耐药性。

NTZ通过干扰CU通路激活Cpx应激反应
NTZ处理导致P菌毛亚基PapA和PapC在周质空间异常积累，触发内膜扰动。转录组分析显示，CpxR调控的degP(编码周质蛋白酶)和spy(编码应激蛋白)表达上调3-5倍。同时，氧化应激保护基因ibpAB的表达量增加2.8倍，表明细菌试图缓解NTZ诱导的蛋白毒性压力。

NTZ增强多粘菌素B的抗菌活性
在0.5×MIC NTZ协同下，多粘菌素B对MCR-1阳性菌的MIC值降低8倍。机制上，NTZ使NPN荧光强度增加3.2倍，证实内膜通透性提升；流式检测显示ROS水平升高2.5倍；EtBr蓄积实验表明AcrAB-TolC外排泵活性下降40%。此外，NTZ使生物膜形成量减少68%，破坏细菌的群体防御机制。

结论与意义
该研究阐明了NTZ作为BamB靶向抑制剂的双重机制：一方面通过干扰CU通路阻断P菌毛组装，削弱细菌致病力；另一方面通过增加内膜通透性、诱导氧化应激和抑制外排泵，恢复多粘菌素B对耐药菌的杀伤效果。特别值得注意的是，NTZ对MCR阳性菌的协同效应，为应对“超级细菌”提供了临床转化潜力。这项工作不仅拓展了对BAM复合体功能调控的认知，更为开发基于毒力因子-抗生素双重靶向的治疗策略奠定了理论基础。