一种抗菌化合物及其应用
阅读说明：本技术 一种抗菌化合物及其应用 (Antibacterial compound and application thereof ) 是由 谭臣 鲁浩 朱永为 王晨晨 鲁文嘉 王高岩 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗菌化合物及其应用,属于微生物传染病及医药领域。本发明的抗菌化合物的结构式如下式所示,其对大肠杆菌的生长有很好的抑制作用,具有抗大肠杆菌的应用,可用于制备抗大肠杆菌的药物、制备预防或治疗大肠杆菌感染的药物。本发明发现了一种新型抗菌化合物,为预防或治疗耐药大肠杆菌感染提供了新的药物。(The invention discloses an antibacterial compound and application thereof, belonging to the fields of microbial infectious diseases and medicines. The antibacterial compound has a structural formula shown in the specification, has a good inhibition effect on the growth of escherichia coli, has an application of resisting escherichia coli, and can be used for preparing medicines for resisting escherichia coli and medicines for preventing or treating escherichia coli infection. The invention discloses a novel antibacterial compound, and provides a novel medicament for preventing or treating drug-resistant escherichia coli infection.)
技术领域
本发明涉及微生物传染病及医药领域，具体涉及一种抗菌化合物及其应用。
背景技术
细菌耐药性严重威胁全球公共卫生，而新型抗生素开发进程缓慢，无法有效解决细菌耐药性问题。抗生素耐药菌对现代医学和人类生活构成严重威胁，因此已被世界卫生组织(WHO)等全球机构确定为对社会的主要威胁。大肠杆菌作为最为常见的致病菌，严重威胁养殖业的发展和人类健康。其中耐碳青霉烯肠杆菌科(CRE)已被疾病控制和预防中心(CDC)归类为紧急威胁之一，几乎一半的住院患者因这些细菌而导致血液感染。相对于靶向细菌代谢通路的化合物，靶向细菌外膜合成的化合物具有稳定，高效，以及不容易产生变异的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型抗菌化合物，该化合物对大肠杆菌有很好的抑制作用。本发明的目的还在于提供所述的抗菌化合物的制药应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明以大肠杆菌的肽聚糖合成蛋白MraY作为虚拟筛选的受体，筛选到了一种对大肠杆菌生长有明显抑制作用的小分子化合物S1，其结构如下式所示：
上述小分子化合物S1具有抗大肠杆菌的应用，可用于制备抗大肠杆菌的药物，可用于制备预防或治疗大肠杆菌感染的药物中。所述的抗大肠杆菌的应用为非疾病治疗的目的。
一种抗大肠杆菌的药物，包含上述小分子化合物S1。
一种预防或治疗大肠杆菌感染的药物，包含上述小分子化合物S1。
进一步地，所述的大肠杆菌为耐药大肠杆菌。更进一步地，所述的大肠杆菌为大肠杆菌PCN033。
本发明具有如下优点和有益效果：本发明发现了一种新型抗菌化合物，其对大肠杆菌的生长有很好的抑制作用。本发明为预防或治疗耐药大肠杆菌感染提供了新的药物。
附图说明
图1是MraY蛋白结构的同源建模结果图。
图2是化合物S1对大肠杆菌生长的影响图。
具体实施方式
以下实施例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
通过DEG(http://www.essentialgene.org/)和OGEE(http://ogee.medgenius.info/browse/)数据库中大肠杆菌的必要基因，利用同源比对的方法建立了大肠杆菌基因组的必要基因集。通过KEGG数据库中的人源猪源的同源基因的数据信息，过滤掉大肠杆菌必要基因集中与人和猪具有同源性的基因。以多耐药大肠杆菌PCN033的基因组作为参考基因组，按照KEGG中的代谢通路，将鉴定出291个非宿主同源的必要基因集，进行分类。候选靶点集中基因所占比例前五的代谢通路分别为脂肪酸生物合成、萜类化合物骨架的生物合成、肽聚糖的生物合成、RNA聚合酶，以及DNA复制。进一步分析表明，发现MraY、FabZ、ispU的分辨率均在3.0埃及以下，达到建模标准。进一步通过文献调查，发现MraY蛋白是大肠杆菌肽聚糖合成相关蛋白，并且其天然配体是一种再研发的抗生素。因此，选择MraY蛋白作为虚拟筛选的受体。
表1候选靶点解析情况
实施例2
将PDB数据库中的MraY蛋白(PDB编号：5ckr)结构作为模板，利用MOE中的Homologymodeling模块并根据能量最低原理对大肠杆菌的MraY蛋白的结构进行同源建模。图1A展示的是大肠杆菌MraY蛋白的模拟三维结构，图1B展示的是每个氨基酸二面角的分布情况。
实施例3
使用陶素(上海)生化科技有限公司于2017年提供的Specs数据库，包含316970个小分子化合物，利用Pipeline Pilot 8.5软件构建小分子预处理流程，先去除溶剂分子和无机小分子，保留最大的片段，再进行加氢、加电荷的处理，然后过滤掉分子量大于600，可旋转键数超过8的分子，再依次在pH为2、7.4、12的条件下计算加氢的状态，最后保留去重后的分子。受体选取受体蛋白天然配体所在的位置作为受体的活性腔，然后在AMBER99力场(蛋白选择AMBER99力场，小分子选择MMFF94力场)中利用Protonate 3D工具，在300K温度、7.0的pH、1mol/L的离子浓度的条件下，设置静电函数为广义波恩方法，静电力的截距值为15、溶质溶剂的介电常数设置为2和8，范德华力函数采用800R3方法后，对蛋白结果进行加氢加电荷。将MraY蛋白天然配体所在的活性腔作为分子对接过程中，受体蛋白的活性中心，通过specs(https://www.specs.net/snpage.php？snpageid＝home)数据库中的小分子进行筛选，打分函数采用London dG，结构优化的方法采用Forcefield，其他参数设置为默认参数。
根据打分选择排名前30的小分子，并根据美国临床和实验室标准委员会(CLSI)的标准，测试小分子对大肠杆菌生长的影响。大肠杆菌标准菌株(ATCC25922)接种到LB培养基中，在37℃、180rpm的培养箱中过夜培养后，1:100转接至MH培养基中摇至OD600值为0.6，再离心用PBS缓冲液重悬至麦氏比浊度在0.5左右。在96孔板中加入10μL的药液，随后每孔均加入90μL调好的菌液，保证每孔的药物终浓度为100μg/mL。盖好封口盖，做好标记，放入Bioscreen全自动生长曲线分析仪中，设置恒温37℃，轻微振动，每1h测一次OD600。测前30秒停止振动，培养16h后结束，收集，保存，分析数据，并使用GraphPad绘制细菌的生长曲线。最终发现一个对大肠杆菌生长有显著影响的小分子S1，生长曲线见图2。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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