以细菌种间喹诺酮信号为靶标的新型广谱抗毒力药物研究

随着抗菌药物的广泛使用，细菌耐药已成为人类面临的最大生存危机。传统的抗菌药物是通过干扰细菌蛋白质合成、DNA复制、细胞壁合成等重要生命过程直接杀死或者抑制细菌生长达到抗感染的目的，在这种生存压力下，病原菌易产生耐药性。由于传统的抗生素筛选方式已经不能解决耐药性问题，目前逐渐转向以病原菌的毒力为靶点的抗毒力药物的研发。为发现广谱性的抗细菌毒力药物，本课题拟以病原菌种间信息交流中的喹诺酮信号系统为靶点，在全面分析和掌握调控机制的基础上，选择适当的喹诺酮信号分子和相应的基因调控元件，人为地模拟细菌在宿主体内的细胞间信息交流，构建高效的喹诺酮信号系统抑制因子筛选体系，从海洋化合物库和海洋环境微生物中筛选活性化合物，并利用体内外模型评价其抗毒力作用、广谱效果，探讨其作用机理。本课题属于前沿研究领域的探索性课题，将为新型抗菌药物的发现提供理论依据和技术支撑，为海洋活性物质的研究和开发引入新理念和方法。

细菌耐药是21世纪的难题。传统抗生素以杀死或抑制细菌生长为目的，在这种巨大的选择压力下，产生了耐药菌。新的抗菌策略则是研发抗细菌毒力药物，不杀死细菌，因此没有选择压力，理论上不易产生耐药性。细菌的毒力如毒素、裂解酶、生物膜、swarming以及特殊的分泌系统等都可以由细菌群体感应系统调控。因此细菌群体感应是新型抗生素的良好靶点，细菌通过信号分子介导的信息交流方式即为群体感应。目前已经发现了大量的细菌群体感应抑制剂，但是针对假单胞喹诺酮信号(PQS)系统的抑制剂很少，因此本项目的就是构建PQS系统的抑制剂筛选体系，从海洋微生物和海洋化合物库中筛选PQS抑制剂。. 利用pqsA的启动子和报告基因sacB构建了报告菌株，利用阳性化合物，优化筛选体系，构建了3种喹诺酮信号系统抑制因子的筛选体系，可以通过液体培养模式进行高通量筛选，通过固体培养模式进行活性化合物追踪。. 利用构建的筛选体系从化合物库中筛选到阳性化合物1、2和3，从海洋真菌中筛选到三个阳性菌株，通过18S rDNA的序列分析初步鉴定命名为Penicillium sp. SY004、Aspergillus sp. SY012和Aspergillus sp. SY029。从阳性菌株Aspergillus sp. SY012和Aspergillus sp. SY029中分离到阳性化合物4和阳性化合物5，分别属于一种吲哚类化合物和丁内酯-1。. 对于化合物4进行了体内外活性评价，证明该化合物在不抑制细菌生长的浓度下，能在体外抑制铜绿假单胞菌的弹性蛋白酶、绿脓菌素和鼠李糖脂的表达水平，并能够抑制其swarming运动行为能力；在小鼠移植感染模型中，能够提高感染小鼠的存活率，诱导对于移植材料表面的铜绿假单胞菌的清除及其表面的生物被膜的清除，具有一定的抗感染应用价值。. 对于化合物5进行了体外活性评价，化合物5能够降低铜绿假单胞菌的弹性蛋白酶、绿脓菌素和鼠李糖脂的产量；并抑制其swarming运动行为能力以及生物被膜的形成；在转录水平抑制群体感应相关基因的表达水平。为探讨其抗菌作用机理，在异源大肠杆菌报告菌株中分别证实其对于las和pqs系统均有抑制作用。该化合物还能抑制紫色杆菌群体感应调控的紫色菌素的产生。化合物5为进一步构效关系研究提供了良好的素材。