海洋资源中抗耐药菌感染活性化合物的质谱筛选研究

Antibiotic resistance is an increasingly serious threat to global public health. Standard treatments by aminoglycoside antibiotics become ineffective due to resistant microorganisms. The main mechanism of bacterial resistance to aminoglycoside antibiotics is the inactivation caused by aminoglycoside modifying enzymes. In this research proposal, quantitative analysis method based on mass spectrometry will be established for enzyme reaction kinetic measurements and inhibitor screening of AAC(6’)-APH(2’’) with the characteristics of high selectivity, high sensitivity and high speed. The active compounds obtained by this assay will be optimized in order to develop the drug used in combination therapy with aminoglycoside antibiotics. For drug discovery, this method will be a powerful tool to screen the potential leads. Meantime, the results will contribute to the design of drugs against the aminoglycoside modifying enzymes.

抗生素耐药性是一项不断加剧的全球卫生威胁。氨基糖苷类抗生素由于临床耐药菌的出现导致其使用受到限制。细菌对氨基糖苷类抗生素的耐药主要是通过氨基糖苷类修饰酶对抗生素药物进行修饰而使其失去活性。本课题采用质谱方法以氨基糖苷类双功能修饰酶AAC(6’)-APH(2’’)为靶标，建立高选择性、高灵敏度、快速的酶活测定方法，构建开发可与氨基糖苷类抗生素联用的抗耐药菌感染药物的筛选模型。在新药研发方面，它可以为新药研发尤其对有潜力的先导化合物进行筛选提供有力的帮助，同时为设计药物对抗细菌耐药酶的修饰提供依据。

细菌对氨基糖苷类抗生素的耐药主要通过产生氨基糖苷类修饰酶对抗生素药物进行修饰而使其失去活性。本项目采用UHPLC Q-TOF MS方法构建了一种新颖的可同时筛选多种氨基糖苷类修饰酶抑制剂的筛选模型，可用于发现能与氨基糖苷类抗生素联用的抗耐药菌感染药物。本项目仅使用一种酶AAC(6′)-APH(2″)，通过测定其乙酰转移酶活性和磷酸转移酶活性，实现对三种氨基糖苷类修饰酶：AAC(6′)-APH(2″)，AAC(6′)和APH(2′′)的抑制剂筛选。多靶点抑制剂的同时筛选，在药物的早期发现阶段大大提高了筛选效率。本项目优化了用于抑制剂筛选的酶反应条件。应用所建立的方法对两个已知抑制剂巴龙霉素和槲皮素的抑制动力学进行了研究，测得其抑制常数Ki值分别为1.23μM 和20.27μM。本项目所建立的AAC(6′)-APH(2″)筛选模型的Z′因子为0.73，说明所建立模型稳定性好，适用于高通量筛选。我们还应用该模型对一个小型化合物库进行了筛选，从中发现2个海洋吡啶生物碱化合物对AAC(6′)-APH(2″)具有较好的抑制活性。进一步的研究证明，这2个海洋吡啶生物碱化合物主要抑制AAC(6′)-APH(2″)中的乙酰转移酶位点。