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柑橘澳洲指橙叶提取物抗MRSA活性及分子机制研究:基于网络药理学与分子对接的发现
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月21日 来源:Scientific Reports 3.8
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为解决日益严重的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)耐药问题,埃及穆斯塔大学等机构研究人员对澳洲指橙(Citrus australasica)叶提取物开展抗MRSA活性研究。通过分离鉴定7种代谢物(包括香豆素和黄酮苷),结合分子对接与动力学模拟,发现marmin(1)对PBP2a靶点具有显著抑制活性(对接得分-6.488 kcal/mol),为开发新型抗MRSA药物提供天然候选分子。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的肆虐已成为全球公共卫生危机。这种"超级细菌"通过获得mecA基因编码的青霉素结合蛋白2a(PBP2a),对β-内酰胺类抗生素产生顽固耐药性。尽管万古霉素仍是治疗MRSA感染的最后防线,但其肾毒性等副作用迫使科学家不断寻找更安全的新型抗菌剂。在天然产物宝库中,柑橘属植物因其丰富的生物活性成分备受关注,而原产澳大利亚的指橙(Citrus australasica)作为该属六大野生种之一,其药用价值却鲜有系统研究。
埃及穆斯塔大学药学院联合多家机构的研究团队在《Scientific Reports》发表重要成果,首次揭示指橙叶提取物中7种活性成分的抗MRSA机制。研究人员采用多学科交叉策略,通过植物化学分离、抗菌活性测试、网络药理学分析和计算生物学模拟,发现香豆素衍生物marmin能稳定结合MRSA关键耐药靶点PBP2a,分子动力学模拟证实其复合物在10纳秒内保持稳定,为开发植物源抗MRSA药物奠定基础。
研究团队运用四大关键技术:1)采用柱层析和核磁共振(NMR)从指橙叶70%乙醇提取物中分离纯化7种化合物;2)通过琼脂扩散法测定最小抑菌浓度(MIC);3)基于STRING数据库构建蛋白互作网络(PPI),使用Cytoscape筛选核心靶点;4)运用Discovery Studio和GROMACS进行分子对接与动力学模拟,评估化合物与PBP2a的结合特性。
Phytochemical Investigation of Citrus australasica leaves
通过多维核磁共振(1H-NMR、13C-NMR、DEPT-Q)等技术,从指橙叶中鉴定出marmin(1)、xanthyletin(2)、芦丁(rutin,3)、narcissin(4)等7个化合物,其中香豆素类marmin和xanthyletin为首次在该植物叶中发现。
Anti MRSA Activity of Citrus australasica leaves isolated compounds
琼脂扩散实验显示marmin的MIC值达0.1 mg/mL,优于阳性对照环丙沙星(0.512 mg/mL),黄酮苷narcissin(4)虽具有最佳对接分数(-6.513 kcal/mol),但因分子动力学稳定性较差,最终确定marmin为最优候选。
Protein-protein interaction network
通过STRING数据库构建包含90个节点、1857条边的PPI网络,发现CRP、C3、VWF等核心靶标与补体系统激活密切相关,提示指橙成分可能通过调节宿主免疫对抗MRSA感染。
Molecular modeling with PBP2a
分子对接揭示marmin与PBP2a活性中心的Thr216形成2.09?氢键,并与Val256等残基产生疏水作用,其RMSD值(0.956?)显著低于其他化合物,表明结合构象高度稳定。
Molecular dynamics simulation with PBP2a
10纳秒分子动力学模拟显示,marmin-PBP2a复合物的均方根波动(RMSF)维持在合理范围,氢键数量动态稳定,Lennard-Jones能量波动在-200至-400 kJ/mol区间,证实相互作用持续有效。
该研究首次系统阐释指橙叶抗MRSA的物质基础与分子机制,突破性发现传统认为仅作用于细菌靶点的植物成分,可能通过"多靶点-多通路"模式协同发挥抗菌效应。特别值得注意的是,marmin与MRSA关键耐药蛋白PBP2a的稳定结合,为克服β-内酰胺耐药提供了新思路。研究人员建议后续可开展三方面工作:通过蛋白质组学解析marmin的精确作用网络;设计结构修饰以提高生物利用度;探索与现有抗生素的协同效应。这项源自澳大利亚野生柑橘的研究,为抗击全球抗生素耐药危机开辟了天然药物研发的新路径。
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