巴西研究人员揭示了紫罗兰素的杀菌作用机制

在发表在ACS传染病杂志上的一篇文章中，巴西研究人员描述了紫罗兰素的杀菌作用机制，紫罗兰素是一种由环境细菌，尤其是紫色色杆菌产生的紫色素。

据该研究的作者称，该物质针对细菌的细胞质膜，主要影响革兰氏阳性细菌，如链球菌属，肠球菌属和李斯特菌属。它的各种生物活性包括甚至能够杀死对抗生素产生抗药性的细菌。

调查是在圣保罗研究基金会 - FAPESP的支持下，由圣保罗大学化学研究所(IQ-USP)的Frederico Gueiros-Filho领导的研究小组和坎皮纳斯大学生物学研究所的Marcelo Brocchi(IB-UNICAMP)进行的。 )。

“这种色素的强大杀菌特性是在1945年发现的，但它的作用机制以前从未被研究过。许多生物活性分子在文献中有描述，但如果我们想用它们来开发药物，我们必须知道它们是如何起作用的， “Gueiros-Filho说。

诱人的目标

Violacein是一种衍生自氨基酸色氨酸的天然色素。它是由多种系统发育不同的细菌产生的次级代谢产物，这些细菌存在于海洋，冰川，河流和土壤等多种环境中。C. violaceum是第一种被描述为紫罗兰素生产者的细菌，是迄今为止研究最多的细菌。

Violacein因其广泛的生物活性谱而引起了人们的关注。除了对细菌有效的活性外，还包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等耐药性病原体，它具有抗真菌，抗原虫，抗病毒，抗肿瘤和抗氧化的特性。一些研究描述了这些特性，但根据Gueiros-Filho的说法，紫荆素的目标和作用方式从未被精确识别过。

他解释说，该研究的第一步包括用紫罗兰素处理金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的细菌。使用荧光显微镜和一组指示剂染料，该小组发现颜料迅速渗透细菌细胞。细胞透化伴随着细胞质膜中可见的不连续性(孔或裂口)的出现，而细胞壁保持完整。

研究人员还通过测量处理细胞中ATP(三磷酸腺苷，一种关键的能量转运和储存分子)的渗漏来证明膜透化。

接下来，他们与IQ-USP教授Iolanda M. Cuccovia领导的小组合作，他们进行了体外实验，结果表明紫杉素也破坏了脂质体的结构和渗透性，带有水核的球形囊泡和在其中产生的膜。试管由磷脂，有机细胞膜的主要成分组成。

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“通过这些实验，我们发现在细胞中观察到的现象可能归因于紫罗兰素对膜的直接影响，”Gueiros-Filho说。

此外，分子动力学的计算机模拟被用于探索紫罗兰素如何与脂双层相互作用，例如形成细胞质膜的双层。

基于所获得的结果，该研究的作者提出磷脂层之间存在紫杉素足以干扰膜组织，增加磷脂分子之间的距离并导致膜完整性的丧失。

通过破坏膜，紫罗兰素能够破坏作为抗微生物依赖于微生物代谢活动的抗生素的策略而处于休眠状态的持久性细菌。这些细菌形成生物膜，在恶劣的环境中生存。

据研究人员称，细胞质膜是抗微生物药物的一个有吸引力且未充分开发的目标，对于这些人来说，紫杉素是一种膜靶向化合物的发现应该为将来研究这种天然产物的有用性奠定基础。

该研究得到了FAPESP的支持，项目是“细菌如何协调细胞生长和分裂的膜生物合成?”，“紫杉醇对金黄色葡萄球菌的抗菌活性和药代动力学研究”和“界面化学：药物，肽和酶与膜模型的相互作用” ”。

未来调查的一个关键焦点是紫杉素的选择性问题。细胞质膜与所有活细胞相似并且相同，因此紫杉素也可能能够破坏真核细胞，例如人类的真核细胞。Gueiros-Filho说，这种特性可能是它对多种病原体的活性，包括真菌和原生动物以及肿瘤。

IQ-USP和IB-UNICAMP研究人员获得的初步结果表明，紫杉素对细菌膜的选择性不高，可能对宿主产生毒性。如果是这样，则必须对分子进行化学修饰以使其更具特异性。

由于在人类医学和农业中过度使用抗生素而导致多重耐药细菌的传播是当前对公共健康最重要的威胁之一。世界卫生组织(世卫组织)警告说，在几年后可治疗的常见感染和轻微伤害再次成为致命的抗生素后时代迫在眉睫。

大多数目前使用的抗生素是几十年前发现的，并且针对一组有限的靶标，因此迫切需要开发具有新作用机制的新型抗微生物剂。