靶向Erg11-Ncp1互作增强唑类抗真菌活性的机制研究及新型增效剂发现

本研究针对白色念珠菌(Candida albicans)对唑类抗真菌药物(如氟康唑FLC)的耐药性和耐受性问题，通过靶向细胞色素P450还原酶Ncp1与羊毛甾醇14α-去甲基化酶Erg11的相互作用界面，发现小分子化合物ellipticine及其衍生物phiKan 083可通过诱导内质网应激-线粒体钙超载-活性氧(ROS)级联反应，显著增强唑类药物的杀菌效果。该研究为克服临床真菌耐药提供了新策略，发表于《Nature Communications》。

　　

在侵袭性真菌感染治疗领域，唑类药物因靶向真菌特有的麦角固醇合成通路而成为一线选择。然而随着长期使用，白色念珠菌通过ERG11基因突变、外排泵过表达等机制产生耐药性，更棘手的是"耐受性"现象——即使低于最低抑菌浓度(MIC)，真菌仍能形成"拖尾生长"(trailing growth)。传统解决方案如联合钙调磷酸酶抑制剂存在毒性大、选择性差等问题，亟需开发新型增效机制。

同济大学研究人员在《Nature Communications》发表的研究中，首次揭示Erg11的V²³⁴、F²³⁵、L²³⁸残基与Ncp1的1-63区域形成关键互作界面。通过膜酵母双杂交(MYTH)筛选发现抗癌药物ellipticine能特异性阻断该互作，使电子传递链泄漏产生过量ROS，进而触发内质网应激-线粒体Ca²⁺超载-细胞凋亡级联反应。这种"三重放大"机制使氟康唑对耐药菌株的MIC降低8-16倍，并在蜡螟感染模型中显著提高生存率。

关键技术包括：1) 膜酵母双杂交筛选互作抑制剂；2) 分子动力学模拟预测关键氨基酸；3) 药物亲和响应靶标稳定性(DARTS)验证结合靶点；4) 流式细胞术检测ROS/Ca²⁺/线粒体膜电位；5) 构建cmp1-aidΔ/cmp1-aidΔ高耐受株模型。

主要结果

Erg11^200-251与Ncp1^1-63的关键互作区域
通过截短体分析和分子对接发现，Erg11的V²³⁴、F²³⁵、L²³⁸突变体(Erg11^m)完全丧失与Ncp1结合能力，而D²¹⁴/D²²³/D²²⁵突变无影响。共免疫沉淀(co-IP)显示Ncp1^63-680截短体也无法结合Erg11。

破坏互作增强唑类敏感性
erg11^m/erg11Δ突变株对氟康唑、酮康唑等5种唑类的MIC降低4-8倍，且麦角固醇补充不能完全挽救表型，提示存在非固醇依赖的杀伤机制。

ER应激-线粒体功能障碍级联
RNA-seq显示突变株中UPR通路基因IRE1/HAC1上调2-3倍。荧光探针检测发现：

1. 内质网中错误折叠蛋白增加73%
2. 线粒体Ca²⁺浓度升高6.9倍
3. 膜电位下降26%伴随凋亡率增加3倍

ellipticine的增效机制
DARTS证实该化合物通过结合Ncp1的FMN结构域阻断互作。16μg/mL ellipticine使：

1. 线粒体ROS增加20%
2. 凋亡率升至23.9%
3. 对氟康唑耐药临床株的SMG(亚抑制生长)降低10倍

衍生物phiKan 083的转化价值
结构优化获得的phiKan 083在鼠系统性感染模型中使肾脏真菌载量降低2个数量级，组织病理显示完全抑制菌丝形成。

这项研究开辟了"靶向蛋白互作界面增强现有药物"的新范式，其创新性体现在：1) 发现真菌特异的电子传递链脆弱点；2) 阐明ROS-Ca²⁺级联放大机制；3) 提供ellipticine老药新用的临床转化路径。对于占医院获得性感染第四位的念珠菌血症，该策略有望突破当前50%治疗失败率的困境。