微生物组产生的抗生素通过扰乱能量代谢来杀死细菌

来自蒂宾根大学和哥廷根大学以及德国感染研究中心的一个研究小组研究了一种新型抗生素的作用方式，该抗生素对多重耐药病原体非常有效。所谓的纤维肽损害细菌细胞的能量供应，从而导致其死亡。研究结果最近发表在Angewandte Chemie期刊上。

2016年，在一项广受认可的研究中，由Andreas Peschel教授领导的蒂宾根研究小组发现了第一个纤维肽。它由微生物组本身产生，科学家将其命名为lugdunin，将其命名为产生该物质的葡萄球菌(Staphylococcus lugdunensis)，并存在于人类鼻子的粘膜中。Lugdunin具有不寻常的化学结构，因此构成了全新一类抗生素的潜在原型。除此之外，它还有效对抗一种称为金黄色葡萄球菌(MRSA)的耐甲氧西林的细菌，这种细菌对人类特别危险。他们在医院中特别害怕，他们经常针对免疫功能低下的患者。根据发表在2018年11月的“柳叶刀传染病”杂志上的一项研究，大约670，

研究人员现已合成了lugdunin的化学变异，并确定了其作用的结构化学元素，这也表明了抗生素的作用方式。“为了生存，每个细菌细胞都需要一个所谓的膜电位，”Schilling解释道。“这意味着与其外部环境相比，病原体需要不同浓度的电子带电粒子。像lugdunin这样的纤维肽能够将带正电荷的氢离子传输到膜上，从而消除这种膜电位，导致一种能量停滞，“研究人员解释道。因此，细菌细胞死亡。

抗生素耐药性的上升越来越多地挑战细菌感染的治疗。许多目前使用的新抗生素与已经存在已知多药耐药性的抗生素仅略有不同。这可能只是短时间内这些新药无效的问题。“因此，人们对新的抗生素结构如lugdunin及其作用方式产生了浓厚的兴趣，”蒂宾根大学有机化学和天然化合物研究教授Stephanie Grond强调说。“Lugdunin具有独特的结构，”她解释说，“由一圈氨基酸结构单元(肽结构)构成，具有内在特征的硫 - 氮键，称为噻唑烷，类似于装饰扣(称为”腓骨“)在拉丁文)。这就是为什么这类新的药剂被命名为fibu-peptides。特殊的噻唑烷环是抗菌作用必不可少的结构之一。

为了确定负责lugdunin抗生素作用的结构，研究小组合成了许多lugdunin衍生物，逐步改变了化学结构的一部分，并确定了每一步的抗生素活性。“通常，许多已知的肽抗生素具有非常特殊的作用，”Nadine Schilling解释说，“例如，它们的结构使它们能够与酶结合并阻断开发新细菌细胞所需的途径。”然而，lugdunin是不同的，作为其镜像结构的测试显示。

实验室合成的lugdunin及其模型结构在背景中。该图像归功于蒂宾根大学/塞巴斯蒂安N.维尔茨。

“物质及其镜像结构可以被认为是右手和左手。它们并不完全相同，就像左手不适合右手手套一样，这些物质因此在太空中具有不同的效果，“研究人员解释道。“然而，在化学合成的lugdunin镜像结构中，抗生素效果保持不变。因此，我们可以排除抗生素效应基于空间相互作用。“缺乏空间相互作用有利于避免抗性，到目前为止，在实验室条件下不可能产生对lugdunin的抗性。

需要广泛的临床前和临床试验来阐明纤维肽是否可以用作未来的治疗候选药物。参与的研究人员打算查明lugdunin及相关物质是否对治疗多重耐药病原体有效和安全。正在调查的是在2019年初启动的蒂宾根卓越集群“控制微生物抗击感染”和其他网络。