分享一篇发表在德国应化上的文章Tailored Pyridoxal Probes Unravel Novel Cofactor-Dependent Targets and Antibiotic Hits in Critical Bacterial Pathogens。通讯作者是来自德国慕尼黑工业大学的Stephan A. Sieber教授，该教授课题组主要致力于开发治疗耐药菌的新型药物。
为了解决耐药菌特别是革兰氏阴性菌的治疗难题，研究者们开始尝试通过研究某一类配体依赖性的酶来寻找新型药物靶点。其中，磷酸吡哆醛（PLP）依赖性酶（PLP-DEs）在众多中心代谢途径中具有重要作用，从而成为一类有潜力的药物作用靶点；在催化过程中，辅因子PLP先和PLP-DEs的活性赖氨酸形成Schiff-base形式，之后被底物替换，并在整个过程中提供电子。本文作者此前已经根据吡哆醇结构设计了一些基于活性的探针。这些探针可以被PLP生物合成途径突变的细菌吸收、磷酸化并和PLP-DEs偶联，从而富集到很多已知及新型的PLP-DEs；然而，它们对于野生型菌株及革兰氏阴性菌的标记仍然存在问题。而在本文中，作者原探针基础上设计了新型的PL探针，提高了在多种菌株中的标记能力，并利用探针研究了多种抗菌化合物的PLP-DEs靶点。
首先，为能够寻捕捉到PLP-DEs，作者设计了带有不同大小的炔基、三唑环的新探针。在体外，大多数新探针能够被SaPLK/E. coli PLK识别并发生磷酸化，同时还存在一些催化的偏好性。在进行标记条件优化后，新探针在革兰氏阳性菌S. aureus上的酶富集效率增加，同时也特异的捕捉到了新的PLP-DEs，比如PL10特异性富集到了半胱氨酸合酶、PL12/PL13富集到了未表征的转录因子，说明了探针结构对捕捉特定酶的重要性。之后，作者在缺乏PLP生物合成通路的革兰氏阴性菌E. coli上使用每种探针进行单独的标记优化及测试，一共找到了38种被富集的酶，其中61%被证明或预测为PLP-DEs。PL2/3表现出最广泛的标记效果，但是另外一些探针如PL6、PL10独特的结构导致他们标记到了一些独特亚型的酶。作者进一步使用了一组提供主要标记信号的探针对野生型的革兰氏阴性菌P. aeruginosa进行PLP-DEs的鉴定，并发现C6位置的不同结构会导致所富集酶亚型的差异。作者还对上述三种菌中发现的未表征过的一些PLP结合蛋白进行了验证和表征，发现了它们各自独特的功能。
最后，作者还使用了这组靶向PLP-DEs的探针进行抗菌小分子的筛选及靶标鉴定。他们使用了53个此前被认为是PLP-DEs抑制剂的小分子及其衍生物，发现一些已知有抗菌活性的小分子芳香环上修饰的增加或者烷基链长度的变化会减弱其抗菌活性。他们选择了三种小分子和PL2探针进行竞争实验，发现了它们所靶向的PLP-DEs并在体外进行了验证及功能研究；其中，临床药物苯乙肼能够抑制一种未鉴定过的菌中特异性的半胱氨酸脱硫酶。这些发现对设计PLP-DE靶向性的抗菌药物设计提供了思路。
总之，作者通过设计新型PL探针实现了对野生型革兰氏阴性菌中PLP-DEs的靶向鉴定，该方法有助于对分析菌落、寻找新型的药物靶点。
本文作者：MYZ
责任编辑：MYZ
文章引用：https://doi.org/10.1002/anie.202117724
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117724
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