异源表达发现靶向FabI和生物膜的新型抗MRSA卡帕塔酰胺衍生物及其机制研究

为解决MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）耐药性问题，研究人员通过异源表达技术从海洋放线菌Streptomyces parvus 1268中发掘出5种新型卡帕塔酰胺衍生物（1–5）及已知化合物daryamide A（6）。其中化合物1–2对MRSA的MIC值达0.5–2.0 μg/mL，优于万古霉素，并通过抑制FabI（NADPH依赖性烯酰-ACP还原酶）和生物膜形成发挥双重抗菌机制。该研究为抗MRSA药物开发提供了新候选分子。

　　

研究背景与意义
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）被称为"超级细菌"，其耐药性导致临床治疗失败率和患者死亡率持续攀升。现有抗生素如万古霉素的疗效正被不断进化的耐药机制削弱，而海洋微生物中"沉默"的生物合成基因簇（BGC）长期未被充分挖掘。卡帕塔酰胺（carpatamides）作为manumycin类化合物，虽已知具有抗肿瘤活性，但其抗MRSA潜力及机制尚属空白。

研究机构与方法
重庆理工大学等机构的研究人员采用多学科交叉策略：首先通过生物信息学锁定Streptomyces parvus 1268中的ctd基因簇，利用BAC文库构建和接合转移技术在S. lividans TK64中实现异源表达；运用ESI-HRMS（电喷雾电离高分辨质谱）、NMR（核磁共振）和ECD（电子圆二色谱）解析化合物结构；结合分子动力学（MD）模拟分析FabI靶点结合模式，并通过结晶紫染色法评估生物膜抑制能力。

研究结果

1. 新型化合物发现
   异源表达获得5个结构新颖的卡帕塔酰胺N–R（1–5），其中化合物1的绝对构型确定为4^R,5^S,6^R。值得注意的是，化合物6（daryamide A）呈现出与已知报道不同的立体构型。

2. 双重生物活性验证
   抗肿瘤方面，化合物1对A549肺癌细胞IC₅₀达7.43 μM；抗菌方面，化合物1–2对MRSA的MIC值（0.5–2.0 μg/mL）显著低于阳性对照万古霉素（2–4 μg/mL），且对枯草芽孢杆菌等革兰阳性菌同样有效。

3. 机制解析
   MD模拟显示化合物1–2通过氢键网络稳定结合FabI活性口袋，关键残基Tyr146和NADPH辅因子参与相互作用。生物膜实验证实1–2在亚MIC浓度下即可使MRSA生物膜形成量降低40%–60%。

结论与展望
该研究首次通过异源表达激活"沉默"的ctd基因簇，不仅拓展了manumycin家族的结构多样性，更揭示了卡帕塔酰胺通过双重机制（FabI抑制+生物膜干扰）对抗MRSA的创新路径。化合物1–2的优异活性为开发抗MRSA先导化合物提供了理想模板，其靶向FabI的设计策略可规避现有抗生素耐药机制。未来研究可进一步优化结构以提高选择性，并探索与其他抗菌靶点的协同作用。

（注：全文数据均源自原文，未添加外部信息；专业术语如ESI-HRMS、MIC等均按原文格式保留）