中药当归中靶向于群感机制的抗耐药菌活性物质研究

Antibiotic resistance is a serious global public health problem. Quorum sensing (QS) system has been a promising target for developing novel approaches to controlling bacterial infections. Angelica sinensis and other traditional Chinese medicines were identified high-frequency in the anti-bacterial prescription used in clinical. The potent QS inhibitory activity of Angelica sinensis was confirmed by the biofilm inhibitory activity of the extractions and virtual screening for 2000 chemical constituents reported in these high-frequency herbs based on the lasR receptor and AHL molecules. On the basis of previous work, the project aims to study the active constituents of Angelica sinensis QS inhibition: separation and identification of the chemical constituents of Angelica sinensis; biofilm inhibitory activity evaluation of the compounds; relationships of the active compounds with QS-related genes by QSIS screening system; further verification and explanation of the molecular mechanisms by docking with the lasR receptor; structural optimization to looking for lead compounds based on 3D-QSAR. Comprehensive application of traditional medicine and modern science, this project intends to clarify the scientific connotation of Angelica sinensis against antibiotic resistant bacteria, provide a new pattern to resolve this worldwide challenge, and produce a great significance and potential application value.

抗生素耐药性是全球严重的公共卫生问题，亟待解决。群体感应(QS)是细菌产生耐药性的重要机制之一。本课题组通过对临床上抗菌有效方剂组方中药进行分析，找出当归等一批高频出现的中药。基于QS系统的lasR受体及AHL分子对这些中药已报道的两千多种化学成分进行虚拟筛选，并结合提取物的生物膜抑制活性实验结果，确定当归具有较好的QS抑制活性。本项目拟在前期工作基础上，开展有效中药当归QS抑制活性物质研究：系统分离、鉴定当归中的化学成分；运用生物膜抑制活性模型，评价单体化合物活性；使用QSIS筛选体系，研究活性化合物与QS相关基因关系；利用活性单体化合物与lasR受体对接，进一步验证和解释其作用机制；应用3D-QSAR模块，研究化合物构效关系，寻找先导化合物。本项目拟综合应用传统医药学和现代科学，阐明传统中药当归抗耐药菌作用的科学内涵，为解决抗生素耐药性提供一条新途径，具有重要意义和潜在的应用价值。

群体感应(QS)是细菌产生耐药性的重要机制之一。本课题组在前期研究基础上确定中药当归具有较好的QS抑制活性，拟通过本项目研究当归QS抑制活性物质以及作用机制，揭示其抗耐药菌作用的科学内涵，为解决抗生素耐药性提供一条新途径。 . 综合应用多种柱色谱方法从当归中分离并鉴定了60个包括苯酞类、二聚苯酞类、聚炔类、酚酸类、脂肪酸、香豆素类、黄酮类等在内的各类型化合物。运用生物膜抑制活性模型，评价了分离得到的单体化合物活性；首次发现苯酞类、多烯脂肪酸类化合物具有较强的生物膜抑制活性，同时发现聚炔类、酚酸类等类型化合物亦具有生物膜抑制活性。且发现丁烯基苯肽、(E)-6, 7 –二羟基藁苯内酯、(3Z)7-羟基-3-亚丁基苯酞、11-当归酰基-Z-11-羟基藁本内酯这四个化合物能在不抑制铜绿假单胞菌生长的情况下，显著抑制绿脓菌素和鼠李糖脂等毒力因子的浓度。使用QSIS筛选体系，研究活性化合物与QS相关基因的关系，发现苯酞类、聚炔类、多烯脂肪酸类化合物能够阻止LuxR蛋白介导的群体感应抑制，并能在较低浓度下降低lasB启动子对gfp（ASV）的融合，其中falcarindiol等聚炔类化合物对LasR基因的表达具有较强的抑制作用。使用Surflex-Dock技术发现活性化合物主要通过氢键和疏水作用与lasR受体蛋白相作用，应用3D-QSAR技术，研究了苯酞类化合物QS抑制作用的构效关系。整合各类别活性成分的作用机制，明确了中药当归通过其中含有的苯酞类、聚炔类、脂肪酸、酚酸类等化学成分协同作用达到抗耐药菌的结果，其中苯酞类、聚炔类、多烯脂肪酸化合物可以做为群体感应抑制剂的先导化合物进行进一步的研究。. 通过本项目的研究，阐明了传统中药当归抗耐药菌作用的药效物质和作用机制，发现3类具有群体感应抑制的先导化合物，相关成果已申请专利保护，完成了项目制定的目标。