Nat Chem：鉴定出对抗类鼻疽伯克氏菌的新靶标---BurG

在一项新的研究中，来自德国莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所、耶拿大学和慕尼黑工业大学的研究人员发现了一种酶，它是对抗危险的细菌疾病类鼻疽病（melioidosis）的一个有希望的新治疗靶标。它有助于致病菌类鼻疽伯克氏菌（Burkholderia pseudomallei）产生一种在感染过程中起着至关重要作用的有毒分子。相关研究结果近期发表在Nature Chemistry期刊上，论文标题为“Pathogenic bacteria remodel central metabolic enzyme to build a cyclopropanol warhead”。

类鼻疽病是一种由类鼻疽伯克氏菌引起的危及生命的疾病。论文共同通讯作者、莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所生物分子化学系主任Christian Hertweck教授解释说，“如果不治疗，这种疾病通常是致命的。即使是抗生素治疗也往往要拖上好几个月，而且并不总是成功的，因为普通药物对这种病原菌的作用不大。”

因此，Hertweck及其研究团队希望了解这种细菌的感染机制，并发现了一个防治该疾病的潜在新起点。论文第一作者Felix Trottmann解释说，“我们已经发现了一种合成对这种感染至关重要的分子结构的酶。”

这种新发现的酶BurG从一个前体分子中形成一个高度活性的化学功能团：环丙醇环（cyclopropanol ring）。在以前的研究中，Trottmann已经能够证实这种结构也由伯克氏菌属的其他致病菌产生，并且显然在感染中起着重要作用。如果通过突变关闭这种分子的生物合成途径，那么这些细菌的危险性就会大大降低。

Hertweck团队还与慕尼黑工业大学合作，阐明了这种酶的三维结构。Trottmann解释说，“在下一步，我们如今可以尝试设计抑制这种酶的活性化合物，从而使这些细菌的毒性降低。”根据目前的知识，这种酶只在细菌中而不在人类中发现。Hertweck说，“因此，希望能够特异性地抑制这些细菌。免疫系统随后就可以更容易地处理它们。”

图片来自Nature Chemistry, 2022, doi:10.1038/s41557-022-01005-z。

为了了解这种对感染至关重要的分子结构的生物合成，这些作者研究了包含制造它的DNA指令的基因簇。他们使用泰国伯克氏菌（Burkholderia thailandensis）进行了实验室实验，该菌与类鼻疽伯克氏菌非常相似，但在研究中要安全得多。

类鼻疽病主要发生在东南亚和澳大利亚。然而，专家警告说，这种疾病可能会进一步蔓延。例如，美国疾病控制与预防中心（CDC）去年能够追踪到四例类鼻疽病的病因，其中两例是致命的，是由一种芳香疗法喷雾剂引起的。作为一种与类鼻疽伯克氏菌亲缘关系较为密切的物种，鼻疽伯克氏菌（Burkholderia mallei）也产生环丙醇环，在第一次世界大战和第二次世界大战中都被用作生物武器。类鼻疽伯克氏菌在一些国家也被作为生物武器进行研究。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Felix Trottmann et al. Pathogenic bacteria remodel central metabolic enzyme to build a cyclopropanol warhead. Nature Chemistry, 2022, doi:10.1038/s41557-022-01005-z.