应用文档 - 磁共振

利用多维NMR探索海洋抗生素

“……作为一种新型抗菌药物,漏斗粘液溶菌酶在药物开发中具有广阔的应用前景。”

抗生素是一项医学突破,使人们能够从致命的严重细菌感染中康复。然而,由于过度使用,几种菌株对多种抗生素产生了耐药性,使得感染更加难以控制。

抗生素被认为是最有效的、用作治疗严重感染的保留手段,抗生素耐药性问题因而尤为令人担忧。为此,目前已加强了对新抗生素的研究,以避免回到抗生素出现前的时代——感染即意味着极高的发病率和死亡率。

为了提高疗效和方便制造,人们合成了许多现代抗生素。现在,研究人员正在寻找具有抗菌活性的新化合物,这可能促使新抗生素的开发成功。

众所周知,行动缓慢的海洋无脊椎动物容易受到细菌感染。因此,它们必须具备一些抗菌机制来进行自我保护。事实上,研究表明,这类动物能分泌出几种具有抗菌或抗氧化活性的化合物。一种常见的抗菌策略是溶菌酶样活性,它通过水解N-乙酰壁酸(NAM)和N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)之间的β1-4糖苷键而破坏细菌细胞壁。

多毛类,也被称为刚毛蠕虫,是一种海洋无脊椎动物,以各种不同的形式产生大量的保护性粘液。虽然对这些有机体的主要体腔的分析可以见诸溶菌酶样活性的报告,但是对外部黏液的研究却很少。

对多毛漏斗虫粘液的详细表征最近已经完成。在确定了元素组成之后,使用布鲁克Avance III 400 MHz波谱仪,通过多核和多维核磁共振(NMR)波谱进行了更彻底的分析。

不出所料,黏液主要由水组成,但含有大量无机元素,特别是氯化物和钠,这可能是由于海水蒸发所致。最普遍的有机成分是蛋白质,它至少被分成七个主要的蛋白质带。含量最高的氨基酸是缬氨酸、亮氨酸和丙氨酸。此外,NMR分析确定存在由氨基酸L-谷氨酸自然形成的焦谷氨酸。

漏斗霉粘液具有天然的抗菌溶菌酶样活性。有趣的是,溶菌酶的活性仅限于七条主要蛋白质带中的一条,并已被鉴定为已知的海洋粘附蛋白。

其抗氧化活性也很明显,并已通过Trolox等效抗氧化能力(TEAC)测定得到了证实。

因此,海洋无脊椎动物的黏液为生物技术应用提供了潜在的生物活性化合物来源。这项最新研究中颇具前景的发现表明,进一步研究M. 漏斗粘液有可能开发出新的抗菌剂。

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参考文献

Stabili L, et al. Mar. Drugs 2019;17:396. doi:10.3390/md17070396