1,4-萘醌类似物通过谷胱甘肽依赖的MexT调控MexEF-OprN表达促进铜绿假单胞菌的抗生素交叉保护

本研究针对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)多重耐药机制，揭示了天然化合物1,4-萘醌类似物（如Plumbagin和Menadione）通过谷胱甘肽(GSH)依赖的转录调控因子MexT激活MexEF-OprN外排泵系统，从而介导对环丙沙星(CIP)和氯霉素(CHL)的交叉耐药性。研究人员通过启动子突变、EMSA和体内外功能验证，首次阐明MexT在氧化还原应激下的分子调控机制，为克服细菌耐药性提供了新靶点。

　　

在抗生素耐药性日益严峻的背景下，铜绿假单胞菌作为临床重要机会致病菌，其固有的RND（抗性-结节化-细胞分裂）外排泵系统是导致多重耐药的关键因素。其中MexEF-OprN外排泵能介导对氟喹诺酮类、甲氧苄啶和氯霉素的耐药性，但其调控机制尚未完全阐明。更棘手的是，某些天然化合物可能意外激活这类耐药通路，加剧临床治疗难度。

朱拉隆功研究所（Chulabhorn Research Institute）的研究团队发现，植物源性1,4-萘醌类化合物Plumbagin和维生素K类似物Menadione可显著增强铜绿假单胞菌对环丙沙星和氯霉素的耐受性。通过系统研究，他们首次揭示这种交叉保护作用依赖于氧化还原敏感转录因子MexT对MexEF-OprN外排泵的调控，相关成果发表于《Heliyon》。

研究采用qRT-PCR定量分析基因表达、EMSA和DNase I足迹法鉴定蛋白-DNA互作、启动子-报告基因融合技术验证调控元件功能，并结合基因敲除和回补实验阐明GSH在MexT激活中的必要性。

结果部分核心发现：

1. 1.

   化合物筛选与基因表达谱

   通过检测12种化合物的诱导效应，发现Plumbagin（0.02 mM）可使mexE表达上调1900倍，且该效应严格依赖MexT存在。

2. 2.

   交叉耐药表型验证

   微量肉汤稀释法显示Plumbagin预处理使CIP和CHL的MIC值提升2-4倍，而△mexT和mexE突变株则丧失此保护作用。

3. 3.

   MexT分子调控机制

   

   通过EMSA和足迹实验鉴定出mexE启动子区-105至-47bp存在两个关键结合位点：激活结合位点(ABS)和调控结合位点(RBS)。启动子突变实验证实RBS的完整性对Plumbagin诱导效应至关重要。

4. 4.

   GSH依赖性调控

   在△gshA突变株中，Plumbagin诱导的mexE表达量骤降至野生型的6%，证明GSH介导的氧化还原平衡是MexT激活的必要条件。

结论与意义：

该研究阐明1,4-萘醌化合物通过消耗GSH引发氧化还原失衡，促使MexT构象变化并激活mexEF-oprN转录。这一发现不仅揭示了天然产物与抗生素耐药性的意外关联，更提示临床需警惕含萘醌结构的药物（如抗疟药、抗癌药）可能加剧细菌耐药风险。研究建立的MexT-RBS调控模型为设计外排泵抑制剂提供了新思路，GSH-MexT-MexEF-OprN通路亦可作为逆转耐药性的潜在靶点。