查尔酮衍生物通过抑制葡糖基转移酶C抗变异链球菌生物膜形成的研究

针对龋齿致病菌变异链球菌(S. mutans)生物膜形成的难题，研究人员通过分子对接和体外实验评估了6种查尔酮衍生物(5a/5b/5d/5h/NME2/BA)对葡糖基转移酶GtfC的抑制作用。结果显示化合物5a在1 mg/mL浓度下可有效抑制细菌生长、破坏生物膜且细胞毒性低，为开发新型抗龋药物提供了候选分子。

　　

龋齿作为全球35亿人罹患的口腔疾病，其致病元凶变异链球菌(S. mutans)通过葡糖基转移酶(Gtf)将蔗糖转化为黏附性葡聚糖，形成顽固的生物膜——牙菌斑。这种生物膜不仅加速牙釉质脱矿，更是抗生素难以攻克的"细菌堡垒"。尤其令人担忧的是，龋齿在乳牙萌出后的婴幼儿中高发，直接影响咀嚼功能和生活质量。尽管疫苗研发持续数十年，针对Gtf这一关键毒力因子的特异性抑制剂仍是研究空白。

来自马什哈德医科大学和费尔多西大学的研究团队将目光投向植物源查尔酮化合物。这类具有α,β-不饱和酮结构的分子，因其抗菌谱广、修饰位点多而备受关注。研究人员聚焦GtfC亚型——该酶既能催化水不溶性葡聚糖合成促进细菌黏附，又能产生水溶性葡聚糖参与生物膜基质构建。通过计算机模拟6种查尔酮衍生物(5a/5b/5d/5h/NME2/BA)与GtfC的相互作用，结合体外抗菌、抗生物膜及细胞毒性实验，最终在《Biochemical and Biophysical Research Communications》发表突破性发现。

研究采用三大关键技术：分子对接预测化合物与GtfC结合能力；微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)；结晶紫染色法评估最小生物膜抑制浓度(MBIC)和清除浓度(MBEC)。所有实验均设阳性对照和重复检测，HepG2细胞系用于毒性评价。

【Chemicals and Materials】
实验选用BHI培养基和TSA琼脂培养口腔链球菌标准菌株，通过合成生物学手段获得6种结构各异的查尔酮衍生物，其母核结构经氯代、糖基化等修饰以增强生物活性。

【MIC and MBC Assay】
药敏试验显示所有衍生物均能抑制S. mutans生长，其中5a的MIC值最低(0.5 mg/mL)。值得注意的是，这些化合物对口腔共生菌S. sanguinis和S. salivarius同样有效，但所需浓度较高，暗示其选择性抑制致病菌的潜力。

【Minimum Biofilm Inhibitory Concentration (MBIC) Assay for S. mutans】
亚抑菌浓度下的生物膜抑制实验揭示，5a在1 mg/mL时可使生物膜形成降低76%，显著优于其他衍生物。酶联免疫检测仪测得吸光度变化证实，该化合物通过干扰GtfC的葡聚糖合成功能破坏生物膜结构完整性。

【Discussion】
与含氯查尔酮类似物相比，5a的独特之处在于其分子中的甲氧基取代模式，这可能增强与GtfC催化口袋中天冬氨酸残基的氢键作用。计算机模拟显示5a与酶活性中心的结合自由能达-8.7 kcal/mol，远优于天然底物蔗糖(-5.2 kcal/mol)。

【Conclusion】
研究首次证实查尔酮衍生物5a具有三重功效：抑制S. mutans生长(MIC 0.5 mg/mL)、阻止生物膜形成(MBIC 1 mg/mL)、瓦解成熟生物膜(MBEC 2 mg/mL)，且对肝细胞毒性极低(IC₅₀>10 mg/mL)。这种"一石三鸟"的作用机制，使其成为抗龋齿药物开发的理想候选。

该研究的突破性在于：① 发现GtfC抑制剂的新化学类型；② 提供抗生物膜治疗的新思路——针对毒力因子而非细菌存活；③ 为植物源口腔抗菌剂的研发奠定基础。正如通讯作者Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz强调的："5a的低细胞毒性特性特别适合开发漱口水或局部凝胶，这对儿童龋齿预防具有重要临床意义。"未来研究将聚焦于动物模型验证和制剂优化，推动实验室发现向临床应用转化。