编辑推荐:
为解决抗生素耐药问题,研究人员开展决明子植物成分作为 MraY/MurG 酶(细菌细胞壁生物合成关键酶)潜在抑制剂的研究。结果表明,部分成分有强结合亲和力、良好药代动力学特性和抗菌活性,为抗菌药物研发提供新方向。
在人类与细菌的漫长斗争中,抗生素曾是有力的武器,拯救了无数生命。然而,随着抗生素的广泛使用,耐药细菌不断出现,抗生素耐药问题已成为全球公共卫生的重大挑战。许多常见的细菌感染,如破伤风、伤寒、肺炎等,因细菌产生耐药性,治疗变得愈发困难。寻找新型抗菌药物迫在眉睫。
在此背景下,来自国内的研究人员开展了一项关于决明子(Cassia absus)植物成分的研究,该研究成果发表在《Food Chemistry Advances》上。研究人员试图探究决明子中的植物成分能否作为潜在抑制剂,作用于 MraY/MurG 这两种关键的细菌细胞壁生物合成酶,为开发新型抗菌药物提供新的方向。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过分子对接研究,分析植物成分与酶之间的定量构效关系、结合口袋以及相互作用;接着,利用 ADMET 筛选评估成分的药代动力学特性和毒性;同时,制备决明子甲醇提取物,采用琼脂扩散法和微量滴定板法测定其抗菌活性和最小抑菌浓度(MIC)。
在研究结果部分:
- 分子对接和蛋白 - 配体相互作用分析:通过分子对接实验发现,脱氢鱼藤素(Dehydrodeguelin)对 MraY 酶的结合亲和力最高(-9.9 Kcal/Mol),而萨格酸(Sagerinic Acid)对 MurG 酶的结合亲和力最大(-9.0 Kcal/mol)。部分成分如脱氢鱼藤素、原花青素 A2(Proanthocyanidin A2)等对两种酶都有较强的结合亲和力。进一步分析发现,这些成分与酶结合时形成了多种化学键,如氢键、静电键和疏水键。
- 药代动力学、药物相似性和 ADMET 评估:多数植物成分遵循 Lipinski 的五规则,部分成分预测药物得分在 0.29 - 0.66 之间,表明它们有作为抗菌药物的潜力。ADMET 筛选显示,多数成分具有低 Caco - 2 通透性、高人体肠道吸收(HIA)和低血脑屏障(BBB)通透性,且对肝细胞无毒性或低毒性。
- 细菌和细胞壁生物合成抑制剂的预测:使用 PASS 在线程序分析,所有筛选的化合物都显示出较高的潜在抗菌和细胞壁抑制活性,如萨格酸、原花青素 A2 等,进一步支持了这些化合物的抗菌潜力。
- 甲醇提取物的体外抗菌潜力:甲醇提取物对不同微生物表现出低到中等的抗菌潜力。在 500 μg/ml 浓度下,对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)和白色念珠菌(Candida albicans)有良好的抗菌效果。其 MIC 值分别为 153、132、126 和 142 μg/ml。
在研究结论和讨论部分,该研究表明决明子中的植物成分具有作为 MraY/MurG 酶潜在抑制剂的可能性,有望成为新型抗菌药物。研究结果不仅为抗菌药物研发提供了新的候选物质,还强调了综合运用计算和实验技术筛选植物成分的重要性。同时,研究发现多数植物成分在药代动力学和毒性方面表现良好,这为后续进一步开发和优化这些成分提供了有力支持。然而,目前的研究还处于初步阶段,未来需要更多的研究来深入探究这些植物成分的抗菌机制,优化其疗效和递送方式,以推动新型抗菌药物的开发,应对日益严峻的抗生素耐药问题。