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最近，《Nature》子刊《Nature Communications》報(bào)道了一項(xiàng)由沃里克生命科學(xué)學(xué)院的David Roper教授和弗朗西斯·克里克研究所的Luiz Pedro Carvalho博士共同主導(dǎo)的一項(xiàng)研究成果。該研究從分子水平揭示了D-環(huán)絲氨酸行駛抗生素作用的獨(dú)特一面，給了攻克結(jié)核病和其他危及生命的微生物疾病新的希望。
我們知道，結(jié)核病及很多微生物感染疾病危及著我們一代又一代人的生命健康。細(xì)菌感染越來越頻繁、抗生素濫用情況嚴(yán)重，這使得細(xì)菌感染成了醫(yī)療保健領(lǐng)域所面臨的一個(gè)全球性危機(jī)，甚至比癌癥所波及的范圍更廣、更可怕。從第一個(gè)抗生素青霉素被發(fā)現(xiàn)以來，至今以過去一百余年，但由于新型病菌、病菌耐藥性等諸多原因，開發(fā)有效而安全的抗生素迄今仍然是醫(yī)藥界的主流研究方向之一。
D-環(huán)絲氨酸（結(jié)構(gòu)式如圖一所示）是一種對包括結(jié)核病在內(nèi)的多種微生物疾病有效的抗生素藥物，但由于其可導(dǎo)致頭痛甚至嘔吐、發(fā)熱等副作用，常被用作微生物感染疾病的二線治療藥物。
圖一 D-環(huán)絲氨酸結(jié)構(gòu)式
通過系統(tǒng)的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)D-環(huán)絲氨酸與多種病菌的化學(xué)作用方式與一般抗生素不同。一般來說，現(xiàn)有的諸多抗生素只能通過抑制D-丙氨酸消旋酶來組織病菌細(xì)胞壁的形成，而D-環(huán)絲氨酸不但可以通過抑制D-丙氨酸消旋酶來抗擊細(xì)菌，還可以通過抑制另外一種維持細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)所必須的酶--D-丙氨酸-D-丙氨酸連接酶來發(fā)揮抑菌作用。
本項(xiàng)研究的研究人員指出，此次研究是醫(yī)藥界首次發(fā)現(xiàn)D-環(huán)絲氨酸可以通過抑制D-丙氨酸-D-丙氨酸連接酶來行使抗生素作用，而D-環(huán)絲氨酸也是迄今首個(gè)被發(fā)現(xiàn)均有該項(xiàng)作用的藥物。沃里克大學(xué)生物化學(xué)與結(jié)構(gòu)生物學(xué)教授羅伯特（David Roper）指出："在這個(gè)新的發(fā)現(xiàn)中，我們看到D-環(huán)絲氨酸可以結(jié)合到D-丙氨酸-D-丙氨酸連接酶上，并對該酶進(jìn)行化學(xué)修飾，這種作用機(jī)制在之前的研究中從未被發(fā)現(xiàn)過，而這一機(jī)制有望被用來開發(fā)新型的抗耐藥性抗生素。
D-環(huán)絲氨酸的獨(dú)特的作用機(jī)制引起了藥物開發(fā)人員極大的興趣，這對結(jié)核病等諸多難治型病菌感染類疾病有了新的治療思路，或可在一定程度上克服耐藥性問題。沃里克生命科學(xué)學(xué)院和弗朗西斯·克里克研究所的研究人員指出，他們未來會對D-環(huán)絲氨酸進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，一是要克服D-環(huán)絲氨酸的諸多副作用，二是要增強(qiáng)D-環(huán)絲氨酸的藥效，如此，或可開發(fā)出新型抗耐藥的優(yōu)秀抗生素，從而攻克結(jié)核病等其他致命性病菌感染。
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