尿路致病性大肠埃希菌PPK1抑制剂的抗感染效果及机制研究

尿路致病性大肠埃希菌(uropathogenic Escherichia coli, UPEC)是引发尿路感染最常见的病原菌。我们前期发现，多磷酸盐激酶1（Polyphosphate kinase 1，PPK1）与UPEC入侵尿路上皮细胞、抵抗环境压力以及生物膜形成有关，有望成为新型抗菌药物的作用靶点。. 课题组利用计算机辅助药物设计技术，针对PPK1的酶活性关键结构进行抑制剂筛选。对输出结构进行聚类挑选获得334个化合物，然后再对这些化合物结构逐一观察，并挑选出44个化合物进行生物活性检测。预实验发现8号（C13H8O2N3Cl）和17号（C15H11OF3Cl）2个化合物可以有效地抑制UPEC对尿路上皮细胞的侵袭。我们进一步对这两个化合物开展了如下研究：(1)分子对接分析两个化合物与PPK1之间的相互作用；(2)表达、纯化PPK1蛋白，通过表面等离子共振分析评估PPK1与两个化合物之间的结合性;(3)测定化合物对PPK1酶活性的影响;(4)通过测定化合物对UPEC生长曲线的影响;(5)测定化合物对UPEC侵袭尿道上皮细胞的能力的影响; (6)研究化合物对CFT073抵抗环境压力的影响; (7)评估化合物对CFT073生物膜形成能力的影响; (8)通过小鼠模型实验评估化合物在体内抑制UPEC感染的效果。. 研究获得以下关键结果：(1)表面等离子共振分析显示，化合物8和17的单位分子量响应值分别为4.073 100RU/Da和6.555 100RU/ Da，解离常数分别为85.8μM和84.6μM，提示与PPK1有结合作用；(2) 酶活性实验显示，与对照组相比，化合物8和17处理组的PPK1酶活性降低；(3)化合物8和17对UPEC的生长曲线没有明显影响；(4)与对照组相比，化合物8和17处理后的细菌侵袭尿路上皮细胞以及抗氧化压力能力显著减弱；(5)化合物8和17可以抑制生物膜的形成；(6)动物实验结果表明，化合物8和17可明显抑制小鼠膀胱中的细菌载量，并减轻感染小鼠尿路的炎症反应。. 本项目筛选得到2个潜在抑制UPEC感染的小分子化合物，为开发大肠埃希菌尿路感染新型抑制剂提供了新的思路和重要线索。在课题资助下，研究成果发表SCI论文4篇，北大核心期刊论文3篇，统计源期刊论文1篇，申请国家发明专利2项，培养硕士研究生2名，完成了项目结题要求的指标。