抗生素D-环丝氨酸新作用机制

最近，《Nature》子刊《Nature Communications》报道了一项由沃里克生命科学学院的David Roper教授和弗朗西斯·克里克研究所的Luiz Pedro Carvalho博士共同主导的一项研究成果。该研究从分子水平揭示了D-环丝氨酸行驶抗生素作用的独特一面，给了攻克结核病和其他危及生命的微生物疾病新的希望。

我们知道，结核病及很多微生物感染疾病危及着我们一代又一代人的生命健康。细菌感染越来越频繁、抗生素滥用情况严重，这使得细菌感染成了医疗保健领域所面临的一个全球性危机，甚至比癌症所波及的范围更广、更可怕。从个抗生素青霉素被发现以来，至今以过去一百余年，但由于新型病菌、病菌耐药性等诸多原因，开发有效而安全的抗生素迄今仍然是医药界的主流研究方向之一。

D-环丝氨酸（结构式如图一所示）是一种对包括结核病在内的多种微生物疾病有效的抗生素药物，但由于其可导致头痛甚至呕吐、发热等副作用，常被用作微生物感染疾病的二线治疗药物。

图一 D-环丝氨酸结构式

通过系统的研究，研究人员发现D-环丝氨酸与多种病菌的化学作用方式与一般抗生素不同。一般来说，现有的诸多抗生素只能通过抑制D-丙氨酸消旋酶来组织病菌细胞壁的形成，而D-环丝氨酸不但可以通过抑制D-丙氨酸消旋酶来抗击细菌，还可以通过抑制另外一种维持细菌细胞壁结构所必须的酶--D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶来发挥抑菌作用。

本项研究的研究人员指出，此次研究是医药界首次发现D-环丝氨酸可以通过抑制D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶来行使抗生素作用，而D-环丝氨酸也是迄今首个被发现均有该项作用的药物。沃里克大学生物化学与结构生物学教授罗伯特（David Roper）指出："在这个新的发现中，我们看到D-环丝氨酸可以结合到D-丙氨酸-D-丙氨酸连接酶上，并对该酶进行化学修饰，这种作用机制在之前的研究中从未被发现过，而这一机制有望被用来开发新型的抗耐药性抗生素。

D-环丝氨酸的独特的作用机制引起了药物开发人员极大的兴趣，这对结核病等诸多难治型病菌感染类疾病有了新的治疗思路，或可在一定程度上克服耐药性问题。沃里克生命科学学院和弗朗西斯·克里克研究所的研究人员指出，他们未来会对D-环丝氨酸进行结构改造，一是要克服D-环丝氨酸的诸多副作用，二是要增强D-环丝氨酸的药效，如此，或可开发出新型抗耐药的优秀抗生素，从而攻克结核病等其他致命性病菌感染。 

参考文献：

Sarah Batson, Cesira de Chiara, Vita Majce, Adrian J. Lloyd. Inhibition of D-Ala: D-Ala ligase through a phosphorylated form of the antibiotic D-cycloserine. Nature Communications, 2017