β-内酰胺酶MβLs和SβLs的双重抑制及在活菌体内的实时监测
批准号:
22077100
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
杨科武
依托单位:
学科分类:
生物分子的化学生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨科武
中文摘要
β-内酰胺酶包括金属β-内酰胺酶(MβLs)和丝氨酸β-内酰胺酶(SβLs)介导细菌之耐药性的遏制是G20峰会(2016)公布的全球行动计划和中国《遏制细菌耐药国家行动计划》。该项目拟以大肠杆菌表达并纯化细菌耐药靶酶MβLs和SβLs;构建阿维巴坦-唑基硫代乙酰胺/罗丹宁衍生物,表征其结构,评价其对两类酶的抑制活性和抑制类型;细菌非侵入性UV-Vis及ITC实时监测其对活菌体内靶酶的真实抑制活性,筛选可用于临床目的的酶抑制剂;荧光共聚焦显微镜(3D-SIM)实时监测其在活菌体内的摄入及与其它胞内成分的互动等;MIC评价其对多重耐药细菌的遏制效能;NMR表征其与靶酶在液/动态的键合,MS评价其与靶酶作用的强度,分子对接及定点突变阐明其与靶酶的作用模式;悬滴/浸泡法制备抑制剂-MβLs/SβLs复合物的有序晶体,解析结构获得其作用模式的直接证据,为发展新型抗耐药菌药物提供有重要价值的信息。
英文摘要
The bacterial resistance mediated by β-lactamases including metallo-β-lactamase (MβLs) and serine-β-lactamase (SβLs) is the global action plan published at the G20 summit (2016) and the china national action plan to curb bacterial resistance. The project aims to express and purify the bacterial resistant target enzyme MβLs and SβLs in E. coli; construct Avibactam-azolethioacetamide/rhodanine derivatives, characterize their structure, evaluate their dual inhibitory activity and inhibitory type; real-time monitor their real activity against the target enzymes in living bacteria by bacterial non-invasive UV-Vis and ITC methods, and screen enzyme inhibitors for clinical purposes; monitor their intake in living bacteria and interaction with other intracellular components by fluorescence confocal microscopy (3D-SIM); MIC evaluate their efficacy against bacterial multidrug resistance; NMR characterize their binding with the target enzymes in liquid/dynamic; MS evaluate their intensity of action with the target enzymes; molecule docking and site-directed mutation to elucidate their mode of action with the target enzymes; preparation of ordered crystals of inhibitor-MβLs/SβLs complexes by hanging drop/soaking method, resolve the structure to obtain te direct evidence of their action mode, and provide important information for the development of new anti-resistant bacteria drugs.
β-内酰胺酶,包括金属β-内酰胺酶(MβLs)和丝氨酸β-内酰胺酶(SβLs),是介导细菌泛耐药性之靶蛋白。本项目在大肠杆菌E.coli中分别表达并纯化出分属三个组群且具代表性的MβLs(NDM-1、VIM-2、IMP-1、CcrA、ImiS、L1)及SβLs(KPC-2、OXA-48),SDS-PAGE确认其纯度在95%以上;制备孕育MβLs及孕育SβLs的工程菌E.coli等。成功构建阿维巴坦-唑基硫代乙酰胺和阿维巴坦-罗丹宁两类耦合物,前者对L1具25%的抑制活性,后者对L1的IC50值达3.59μM;首次发现羟肟酸酯对MβLs和SβLs及产MβLs和/或SβLs的耐药菌皆具抑制效能,对MβLs和SβLs的IC50值分别为0.64-41.08μM(NDM-1)、0.65-32.24(IMP-1)、0.57-28.0(KPC-2)和1.01-32.70(OXA-48),最佳IC50分别为0.64(NDM-1)、1.32(IMP-1)、0.57(KPC-2)和1.01μM(OXA-48)。其非竞争性地不可逆地抑制NDM-1和KPC-2, Ki分别为2.5和0.55μM,使得MER对E.coli-NDM-1和E.coli-IMP-1的灭菌活力提高2-8倍,对E.coli-KPC和E.coli-OXA-48的灭杀活力分别提高2-4和2-16倍,而对产NDM-1的临床菌株EC04、EC06、EC08、EC10、EC24的灭菌活力提升2-8倍。发展了靶向ImiS和靶向NDM-1的酶抑制剂。合成的磺酰硫脲抑制ImiS,IC50为29.5-188.2μM,Ki值为15.2μM;合成的缩胺基硫脲以及酰腙类等对NDM-1的抑制活性达97%,IC50为0.21-34.7μM,使得MER灭杀产NDM-1耐药菌的效能提高512倍;合成的芳香族席夫碱、喹啉基磺胺及磺酰酯等,对MβLs的抑制达95%,IC50达纳摩尔级。培养博士生1名,硕士生9名,本科生15名。其中3名硕士生获国家奖学金,3人获校优秀毕业研究生,3人获陕西省大学生创新基金资助。在Eur. J. Med. Chem.、J. Med. Chem.、Chem. Commun.、Bioorg. Chem.等国际主流学术期刊发表SCI论文23篇,申报国家发明专利1项,为发展新型广谱抗耐药菌药物奠定了基础。
金属β-内酰胺酶以及在细菌活细胞体内活性的实时监测与抑制研究
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批准号:21572179
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:杨科武
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依托单位:
新型β-内膦酰胺与荧光β-内酰胺类的合成和对金属β-内酰胺酶及其耐药细菌的广谱抑制研究
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批准号:21272186
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:杨科武
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依托单位:
万古霉素耐药:VanX抑制剂类D-ala-D-ala次膦酸盐和膦酸酯的结构优化、活性及与靶酶作用的光谱表征研究
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批准号:20972127
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杨科武
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依托单位:
国内基金
海外基金