突破耐药困境：从 ZINC15 数据库筛选新型抑制剂对抗嗜麦芽窄食单胞菌 L1 β - 内酰胺酶

抗生素耐药问题严峻，嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）感染治疗困难。研究人员从 ZINC15 数据库筛选潜在抑制剂，经虚拟筛选、分子动力学模拟等研究，发现 ZINC393032 抑制效果良好，有望用于治疗相关感染。

　　在医疗领域，细菌耐药就像一场愈演愈烈的 “超级细菌危机”。抗生素曾是对抗细菌感染的有力武器，但随着细菌不断进化，耐药现象愈发严重。其中，革兰氏阴性菌对碳青霉烯类抗生素的耐药问题尤为突出，给临床治疗带来极大挑战。嗜麦芽窄食单胞菌作为一种多重耐药（MDR）的革兰氏阴性菌，能产生 β - 内酰胺酶（L1 和 L2），导致其对多种抗生素耐药，使感染治疗变得极为棘手，在医院环境中，它常常让医护人员束手无策，威胁着患者的健康。

为了解决这一难题，SRM 科学技术学院生物工程学院基因工程系的研究人员开展了一项针对嗜麦芽窄食单胞菌 Metallo-L1 β - 内酰胺酶的研究。他们通过一系列实验，发现了潜在的抑制剂，为治疗嗜麦芽窄食单胞菌感染提供了新的方向，相关研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，运用虚拟高通量筛选（vHTS）技术，从 ZINC15 数据库约 50 万种化合物中，依据分子结构和结合能筛选出潜在抑制剂。接着，利用分子动力学（MD）模拟评估化合物与靶蛋白结合的稳定性。最后，通过体外实验，包括重组蛋白的表达纯化、酶抑制试验、最小抑菌浓度（MIC）测定等，对筛选出的化合物进行验证。

虚拟筛选

研究人员运用分子对接技术对从 ZINC15 数据库下载的约 50 万种化合物进行基于结构的虚拟筛选。根据结合能，挑选出 37 种与靶蛋白（PDB ID - 6UAF）结合亲和力高的化合物，其结合能范围在? 8.1 kcal/mol 至 -7.2 kcal/mol 之间。

ADMET 分析

对这 37 种化合物进行 ADMET 分析，评估其药代动力学和毒性性质。结果发现部分化合物存在潜在问题，如部分有 PAINS 警报、AMES 毒性、违反相关规则或具有高细胞色素 P450 抑制性等。最终筛选出 10 种无毒化合物进行后续研究。

分子对接分析

对 10 种无毒化合物进一步分析发现，它们与活性位点的相互作用各有特点。例如，ZINC000000393032 与一个 Zn²⁺离子相互作用，形成氢键和疏水键；ZINC000000616394 与两个 Zn²⁺离子相互作用，也有相应的键形成。与已知抑制剂 EDTA 对比，这些化合物展现出不同的结合特性。

分子动力学

基于 ADME 结果和对接分析，选择 ZINC000000616394 和 ZINC000000393032 进行 300 ns 的 MD 模拟。RMSD 分析显示，ZINC393032 与蛋白形成的复合物更稳定；RMSF 分析表明，ZINC393032 复合物的活性位点残基更稳定；氢键分析发现，ZINC393032 形成的氢键更多。结合自由能计算结果也显示，ZINC393032 的结合自由能更有利。

体外验证

1. 重组蛋白表达与纯化：成功表达并纯化出重组 Metallo-L1 β - 内酰胺酶，SDS - PAGE 分析显示其分子量约为 31 KDa，优化诱导条件后获得较高浓度的纯化蛋白。
2. 酶抑制试验：以硝基 cefin 为底物，ZINC393032（Benzo [j] phenanthridin - 12 - ol）对重组 Metallo-L1 β - 内酰胺酶有抑制作用，IC₅₀值为 22.96 μM，而 EDTA 的 IC₅₀值为 2.24 μM。
3. MIC 和棋盘协同试验：嗜麦芽窄食单胞菌对亚胺培南高度耐药，MIC 为 250 μg/ml，ZINC393032 的 MIC 为 15.6 μg/ml。两者联合使用时，MIC 显著降低，发现 5 种协同组合，FIC 指数表明具有协同抗菌效果。
4. 时间杀菌试验：不同浓度的 ZINC393032 / 亚胺培南组合对嗜麦芽窄食单胞菌进行时间杀菌试验，结果显示，部分组合能显著降低细菌密度，且 24 h 内无细菌再生。

研究结论表明，ZINC393032（Benzo [j] phenanthridin - 12 - ol）对嗜麦芽窄食单胞菌的 Metallo-L1 β - 内酰胺酶具有抑制潜力，与亚胺培南联合使用展现出杀菌效果。这一研究为治疗嗜麦芽窄食单胞菌感染提供了新的治疗策略和潜在药物选择，有助于缓解当前抗生素耐药带来的临床困境，为开发新型抗菌药物奠定了基础，对解决全球日益严重的细菌耐药问题具有重要意义。