Cell：一种可杀死革兰氏阴性菌的双机制抗生素的发现

前言

近20年只有6种新的抗生素被批准，但其中没有一种对革兰氏阴性细菌有效。新型抗生素的匮乏，加上日益严重的耐药现状，超级细菌严重危害人类健康；发现具有新结构、新机制、高效低毒的抗生素尤为重要。近日，普林斯顿大学Zemer Gitai团队在Cell 报道了一类具有双机制的化合物，能够有效杀死多种革兰氏阳性和阴性菌。

该团队通过全细胞筛选的方法，在33000个化合物中发现化合物SCH-79797具有广谱的抗菌活性。该化合物本为PAR-1激动剂，但是细菌中并无PAR-1的同源蛋白，这预示可能具有新的作用机制。如下图所示，该化合物在多种革兰氏阳性和阴性菌中均表现出较好的抗菌活性，通过蜡虫鲍曼不动杆菌感染模型可以看出该化合物具有较好的效果，通过耐药测试发现其耐药频率极低。

随后通过细菌细胞学荧光检测并结合机械学习分析，与已经报道的37种作用机制明确的抗生素成像进行定量分析，发现SCH-79797作用机制与之前报道的抗生素相似性较差，表明该化合物可能有不同于已有抗生素的作用机制。

与已知机制的抗生素不同，又难获得耐药株，因此该团队使用基于蛋白质组学的热稳定性分析，通过质谱分析在药物处理后整个蛋白质组的热稳定性。分析发现化合物处理后的大肠杆菌FolA蛋白（二氢叶酸还原酶DHFR的同源蛋白）热稳定性显著提高，与DHFR抑制剂甲氧苄氨嘧啶效果一致。

进而发现SCH-79797在敲低FolA及其上游蛋白对应的基因dfrA 和floC 的菌株上增强了敏感性，并通过FolA蛋白通路的下游产物分析，发现相应的代谢产物均显著降低；通过叶酸底物竞争性研究表明该化合物为叶酸底物的竞争性抑制剂。由此表明，二氢叶酸还原酶确为SCH-79797的靶点之一。

研究表明，敲除thyA 能实现DHFR抑制剂甲氧苄氨嘧啶的耐药，而化合物SCH-79797在thyA 敲除的菌株并没有明显降低抑制活性。从前面的细菌细胞学研究中发现79797能够破坏细菌膜的完整性，进而使用流式细胞仪测量荧光染料存在下大肠杆菌的膜电位和通透性，结果发现SCH-79797能破坏细菌膜的完整性，而单一的DHFR抑制剂甲氧苄氨嘧啶无该效果，由此表明SCH-79797具有双重机制。