基于可视化质谱技术从特境真菌中发掘新型抗CRAB活性分子
批准号:
82104047
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
常珊珊
依托单位:
学科分类:
微生物药物
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
常珊珊
中文摘要
鲍曼不动杆菌耐药问题日益严峻,其中碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌(CRAB)已被世界卫生组织列为严重威胁人类健康的头号耐药细菌;而与之相对,治疗CRAB感染的药物严重匮乏,亟需研发新型抗生素。特殊生境真菌独特的代谢途径和新颖的化学结构使其逐渐成为发现新型活性分子的重要资源。本项目前期从1140份特境(西藏)真菌发酵液中筛选出4株抗CRAB活性显著的真菌,在此基础上,拟通过可视化质谱技术对活性菌株的代谢产物进行分析,并通过jupyter notebook将活性结果引入可视化质谱结果中,用于指导活性分子的确定,结合GNPS和模拟质谱库进行分析排重,从而确定潜在新活性分子,进而对其进行分离、纯化和结构鉴定,最终将确定的新单体化合物进行活性评价以及成药性研究,以期获得新型抗CRAB活性的天然产物,为对抗日益严峻的CRAB感染提供更多先导化合物。
英文摘要
The drug resistance of Acinetobacter baumannii is becoming more and more serious. The one of them, the carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii (CRAB) has been listed by the World Health Organization as the number one drug-resistant bacteria that seriously threatens human health. In contrast, the drugs for treating CRAB infections are severely lacking, and there is an urgent need to develop novel antibiotics. The unique metabolic pathways and novel chemical structures of fungi in unique habitant have gradually made them as an important resource for discovering new active molecules. In our previous study, 4 strains with significant anti-CRAB activity were screened from 1140 fermentation broths of unique habitant (Tibet) fungi. On this basis, the metabolites of the active strains were analyzed by visual mass spectrometry technology. The activity results were added into the results of visual mass spectrometry though jupyter notebook to guide the determination of active molecules. Combine with GNPS and in silico MS to analyze and dereplication, determine potential novel active molecules, and then, isolate, purify and identify the potential novel active molecules, evaluate their activity and research druggability. It is hoped that the novel anti-CRAB natural products in the four active strains will be discovered through the visualization of mass spectrometry technology, and more lead compounds will be provided to solve the increasingly severe CRAB infection.
鲍曼不动杆菌是全球公共卫生和发展面临的主要威胁之一,其中碳青霉烯类耐药鲍曼不动杆菌(CRAB)被列为最紧急的优先致病菌,迫切需要加速研发新型抗生素。本项目综合应用微型发酵代谢谱分析法(MATRIX)和单菌多化合物(OSMAC)策略对西藏来源的228株特境真菌进行高通量发酵从而获得1140份代谢产物,再进行代谢谱采集和活性测定,经复筛从中优选出两株活性稳定、产物丰富的菌株(Epicoccum sp. 1-042和Penicillium sp. 19-115),进而对其活性物质进行研究。本项目将可视化质谱与活性结果相结合建立了活性分子网络技术,并应用该技术成功预测菌株1-042的大米培养产物中抗万古霉素耐药屎肠球菌(VRE)的活性分子,随后靶向分离一类抗VRE活性的特特拉姆酸类化合物。但该技术具有一定的局限性,不适用于质谱信号弱的活性分子,未能成功预测来自同菌株的抗CRAB活性分子。随后,通过活性导向分离从该菌株中获得1个新型环己烯酮类化合物epiconone (1)和parasitenone (2),从菌株19-115中分离得到patulin (3)。通过综合光谱分析和量子化学计算确定该新化合物的结构。化合物1−3对CRAB具有抗菌活性,MIC为4-128 μg/mL。基于生物信息学分析,推测出化合物1和2的生物合成途径。但检索过程中发现现有数据库均无法直接通过结构片段检索相关的生物合成途径,然而,天然产物是药物研发领域的重要资源,阐明其生物合成途径对于优化产量与结构至关重要。为填补这一空白,本项目还开发了功能基团生物合成检索平台(FunGBE),基于MIBiG数据库,实现对结构片段的直接检索,并提供相关条目链接。此外,还补充并修正了MIBiG数据库中不完整或错误的结构信息,并新增了近期报道的非核糖体肽,以及提供了FunGBE的使用指南。综上,本项目综合利用MATRIX和OSMAC策略从西藏来源真菌中挖掘具有抗CRAB活性的新型天然产物,为新型抗生素的开发提供了物质基础;同时建立了基于可视化质谱的活性分子网络技术,成功预测并分离抗VRE的活性分子;在研究化合物1和2生物合成途径的同时,开发了功能基团生物合成检索平台,该工具的开发有助于天然产物结构优化进而助力于药物研发。
国内基金
海外基金