抗细菌溶血素先导结构的发现及靶标确证

针对日益严重的细菌耐药性及抗菌药物残留问题，新兽药的研发迫切需要开拓新的抗感染策略。近年来随着人们对病原菌的致病特点和病原菌毒力因子结构与功能认识的不断加深，毒力因子已成为抗感染药物筛选的重要靶标。天然产物具有结构和生物活性的多样性，是新药先导结构发现的重要资源。本课题组通过建立相关的筛选平台，在国内外首次发现了多种天然结构对金黄色葡萄球菌α-溶血素的抑制作用，确证了黄芩苷等活性化合物与α-溶血素蛋白的结合位点，并初步阐明了其作用机制。本研究拟在前期研究基础上，进一步筛选直接作用于溶血素蛋白结构的活性化合物，采用分子对接、动力学模拟及定点突变等技术确证其作用靶标，通过研究其构效关系建立最佳分子模型，验证活性分子对金葡菌α-溶血素及其他细菌溶血素的活性，最终获得2-3个具有全新机制的抗细菌感染先导结构。为以溶血素为主要毒力因子的动物细菌感染性疾病的控制及新兽药研发打下坚实的基础。

针对日益严重的细菌耐药性及抗菌药物残留问题，新兽药的研发迫切需要开拓新的抗感染策略。近年来随着人们对病原菌的致病特点和病原菌毒力因子结构与功能认识的不断加深，毒力因子已成为抗感染药物筛选的重要靶标。本项目以金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、李斯特菌和猪链球菌等革兰氏阳性菌溶血素为靶标建立了抑制剂筛选平台，成功筛选到了多个具有较好活性的天然化合物抑制剂，其中异鼠李素、根皮素和α香附酮等化合物可直接抑制细菌性溶血素分泌；黄芩苷、姜黄素、β谷甾醇、漆黄素和黄芩素等抑制剂可直接中和细菌性溶血素的生物学活性。针对后者作用效果的抑制剂，本项目应用结构生物学或化学生物学手段分析了抑制剂与细菌性溶血素的潜在结合模式和氨基酸位点，进一步应用定点残基突变和荧光淬灭等手段在分子水平上确证了抑制剂抗细菌性溶血素的作用机制。体外宿主细胞与细菌共感染体系内加入抑制剂可阻碍细菌免疫逃避能力及显著抑制细菌介导的细胞毒性作用。通过滴鼻或腹腔注射等途径成功建立了小鼠细菌感染模型（包括肺炎和全身性感染等），经过抑制剂治疗后，感染小鼠的死亡率显著降低，感染小鼠靶器官（肺脏）的眼观病理变化和镜下病理变化明显减轻。本项目首次以细菌性溶血素等毒力因子为靶标在天然化合物中进行了抑制剂的筛选及作用机制阐明，体内和体外确证了抑制剂对细菌致病力的抑制作用。与传统抗生素作用机制不一样，本项目发现的抑制剂以细菌生命非必需的毒力因子为靶标，不仅可有效防治细菌性感染，对细菌的选择压力小，也不易诱导耐药性。另外，本项目为金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、李斯特菌和猪链球菌等细菌性感染提供了多个先导抗毒力化合物。