探討大腸桿菌外排幫浦 AcrB 對抗生素親和力 6 與抑制劑之作用關係
學生姓名:
戴靜宜
指導教授:
林泓廷
學期:
109下
摘 要:
多重抗藥性細菌 (Multidrug-resistant organisms, MDRO) 對人類健康已造成危害，而抗藥性的機制主要分為五種，其中一類為外排幫浦 (Efflux pump, EP)，作用機制是透過 EP 辨識對細菌胞內有害的物質再透過分子間的親和力將有害物質藉主動運輸排出細胞。但目前 EP 辨識抗生素的機制尚未清楚，因此瞭解抗生素與EP 作用的親和力能進一步開發新型抗生素，另外外排幫浦抑制劑 (Efflux pump inhibitors, EPIs) 能夠抑制 EP 作用，增進抗生素對抗 MDRO 的能力。有鑑於分子鍵結震動的角度十分複雜，利用計算機模型計算出配體與受質間的自由能和親和力，並模擬化合物與胺基酸位點的交互作用可有效的篩選潛在的抗生素及抑制劑。透過分子對接軟體 AutodockVINA 瞭解頭孢菌素類及碳青黴烯類抗生素與RND 家族外排幫浦中 AcrB 蛋白之間的交互作用還有硒衍生化合物對 AcrB 蛋白的抑制有效性，以發現更多對抗 MDRO 的方式。與頭孢菌素類抗生素模擬後得知 Ceftazidime (CAZ) 和 Cefepime (CEF) 主要與深層結合袋 (Distal pocket, DP) 中疏水陷阱 (Hydrophobic trap, HP-trap) 的內部和外部結合，結果發現 CAZ 比CEF 對 HP-trap 有更低的自由能，也有更好的疏水性，為了與最小抑制濃度結果相呼應，推測整體互補性對 DP 區域的結合較化合物與胺基酸的疏水性強弱更為重要。將兩種已知 AcrB 基質、兩種 EPI 以及八種碳青黴烯類抗生素與 AcrB 蛋白模擬得知 DP 中的疏水性胺基酸 GLN89、SER135、TYR327 和 ASN274 與 AcrB 的外排有關。將 11 種硒化合物分別與 Tetracycline、Ciprofloxacin 及 Oxacillin 對含有 AcrB 的 Escherichia coli、Staphylococcus aureus、MRSA S. aureus、 Enterococcus faecalis 及 Chlamydia trachomatis D 作協同性試驗後發現 1、4、7、 9-11 配位的硒化合物能夠增進抗生素的作用，且利用 Reverse Transcriptase PCR 量化與 EP 相關的基因後得知其中 sdiA 與抑制外排有正向關係。以上結果表示外排與疏水性胺基酸、整體互補性有關，且 1、4、7、9、10、11 配位的硒化合物可以作為潛在的 EP 抑制劑和抗菌支架，用於進一步開發新的藥物，以克服細菌多重抗藥性。
210324-戴靜宜-書面報告修正 (1).pdf