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中南大学段燕文团队发表新型抗感染和抗肿瘤先导药物系列研究成果

来源:湘雅国际转化医学联合研究院 点击次数:次 发布时间:2019年07月04日 作者:吴硕

本网讯  近日,中南大学湘雅国际转化医学联合研究院段燕文教授团队在国际药物化学权威期刊《药物化学》(Journal of Medicinal Chemistry,IF=6.253,JCR一区)以论著形式在线发表了题为“Late-stage functionalization of platensimycin leading to multiple analogues with improved antibacterial activity in vitro and in vivo”的最新研究成果。该论文的第一作者是我校2016级博士研究生邓友超,通讯作者是段燕文教授和黄勇研究员。此次发表的论文是该团队继在《Cell》《Proc. Natl. Acad. Sci. USA》《Nature Communications》等国际著名学术期刊发表的转化研究成果后的又一创新性成果。

多重耐药菌感染是人类公共卫生的重大威胁。根据我国耐药菌检测网在2017年对全国1400余家医院统计,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌占所有检出金黄色葡萄球菌的35.3%。因此,研发针对新靶点、具有新结构类型的优异抗生素迫在眉睫。2016发布的《抗生素发现的科学路线图》(A Scientific Roadmap for Antibiotic Discovery)指出,在过去三十年里,全球新上市的抗生素在1984年以前就都已被发现,而近三十年没有新类型抗生素发现并上市。平板霉素是以细菌脂肪酸合酶为靶点的二萜类抗生素,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和耐万古霉素肠球菌均有优异活性。

段燕文团队多年来建立了一个从微生物中快速发现和开发新型抗肿瘤抗生素药物的技术平台,通过基因组挖掘从源于我国土壤的放线菌菌种库中,发现了六株平板霉素(platensimycin)高产菌株;通过基因敲除负责平板霉素生物合成调控的负调控因子ptmR1及发酵优化,实现了平板霉素的规模化制备;利用硫迈克尔加成、硫迈克尔加成/羟醛缩合、碳碳偶联等经典反应,已合成数百个平板霉素衍生物。本研究报道的6-环己硫醇基平板霉素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的小鼠腹膜炎模型和皮肤烫伤感染小鼠模型均显示了优异的抗感染活性。围绕平板霉素和平板素开展的一系列研究集成了天然产物发现、生物合成和天然产物后期修饰等工作,对微生物天然产物创新药物开发具有重要的指导意义。

上述研究的其它部分成果,“Evaluation of platensimycin and platensimycin-Inspired thioetheranalogues against methicillin-resistant Staphylococcusaureusin topical and systemic infection mouse models”和“Stereoselective functionalization of platensimycin and platencin by sulfa-Michael/aldol reactions”近期也分别发表于《Molecular Pharmaceutics》(2019,16, 3065-3071)和《Organic & Biomolecular Chemistry》(2019,17, 4261-4272),论文的第一作者分别是我校2016级博士研究生苏孟和我校博士后邱林博士,通讯作者是我校段燕文教授和黄勇研究员。

采用类似的基因组挖掘策略,段燕文团队从放线菌菌种库中,发现了抗肿瘤活性超强的烯二炔类天然产物天赐米星。通过合成生物学研究,将天赐米星的产量提升了45倍并在发酵罐中实现了小试生产。进一步对天赐米星高产菌CB03234-S的转录组分析,首次在链霉菌中发现了功能性表达的气囊基因簇并观察到气囊的形成,揭示了气囊作为有效的氧气载体,对链霉菌表观形态和天然产物生物合成的影响,为进一步挖掘重要工业微生物链霉菌的抗生素合成潜能提供了新思路。研究成果“Streptomycin-induced ribosome engineering complemented with fermentation optimization for enhanced production of 10-membered enediynestiancimycin-A and tiancimycin-D”和“Discovery of gas vesicles inStreptomycessp. CB03234-S and potential effects of gas vesicle gene overexpression on morphological and metabolic changes in streptomycetes”,近期分别发表于国际应用微生物著名期刊《Biotechnology and Bioengineering》(2019,116, 1304-1314)和《Applied Microbiology and Biotechnology》(2019,103, 5751-5761),论文的第一作者是我校2018级博士研究生庄周康和2016级硕士研究生黄蓉,通讯作者是我校段燕文教授和朱湘成研究员。

该团队的研究课题获得了111计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目和青年项目及中南大学研究生自主探索创新项目的支持。


图说中南

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