含氨基三嗪环的金属钌配合物抑制肺炎链球菌靶标及其机制的研究

In recent years，as the wide use of antibiotics, drug-resistant bacterial strains spread in the world, bringing a great deal of problems in the clinical treatment. It is urgent to accelerate the development of new antibiotics for solving such problems. Ruthenium complexes, providing a rich platform for the design of antimicrobials and allowing to choose between different Ru oxidation states, ligands and coordination geometries, gradually draw rising attention of researchers. Streptococcus pneumoniae is a dangerous bacterium responsible for various life-threatening diseases including otitis media, septicemia, pneumonia and meningitis in immuno-compromised individuals. In our previous works , we had found out that 3-amino-1,2,4-triazino[5,6-f]-1,10-phenanthroline based ruthenium complexes could inhibit the bacterial growth of Streptococus pneumoniae，with low toxicity to host cell. In order to gain better understanding of their mechanism of action, we would apply affinity based proteomics to explore the target proteins and downstream effectors of such ruthenium complexes-target interaction. Understanding the antibacterial mechanism of 3-amino-1,2,4-triazino[5,6-f]-1,10-phenanthroline based ruthenium complexes can provide useful information for the development of new antibacterial drugs.

近年来，抗菌药物的过度使用甚至滥用导致了细菌的耐药性迅速提高和传播，细菌耐药性已经成为医药学领域的重大难题之一，研发新一代高效安全且不易产生耐药性的抗菌药物，已经是一项刻不容缓的任务。鉴于其独特的结构和理化性质，金属钌配合物成为新一代抗菌剂研发的目标之一。前期研究中我们合成并表征了一系列含氨基三嗪环结构的钌配合物，发现了具有较好的抑制肺炎链球菌活性的候选配合物。为了进一步深入地了解其抗菌靶标以及相关的作用机制，我们拟采用生物无机化学、配位化学、化学生物学，分子生物学，蛋白质组学，生物信息学，分子对接，3D-QSAR等多种学科的技术手段进行综合研究，希望能从中筛选出具有发展前景的潜在抗菌靶标并构建相应的高活性配合物数据库，为未来开发研制新型的抗菌药物提供基础和思路。

我们发现含氨基三嗪环结构的金属钌配合物[Ru(dmb)2amtp]2+具有较好的肺炎链球菌抑制活性，通过分子模拟方法证实了[Ru(dmb)2amtp]2+能通过与ferrichrome竞争与PiuA蛋白结合，从而干扰铁色素摄取系统，减低铁的摄入从而抑制细菌的生长。在此基础上，通过Ru@ NH2NPSi靶标筛选体系的构建进行化学蛋白质组学研究，筛选出来的靶标为DNA topoisomerase IV subunit A；SPR方法研究了金属钌配合物抑制肺炎链球菌靶标蛋白的相关分子机制事件，发现总共有 16 个蛋白在三次独立重复实验中均被标记上且有定量信息，其中 9 个差异蛋白上调，7个差异蛋白下调。综合上述结果，我们推测[Ru(dmb)2amtp]2+除了能通过与ferrichrome竞争与PiuA蛋白结合，从而干扰铁色素摄取系统，减低铁的摄入来达到抑菌效果外，还可以通过抑制DNA 拓扑异构酶的活性，以及对Hpr蛋白的调控来达到抑菌的效果。考虑到钌配合物可作为分子探针用于核酸识别方面，如果将钌配合物应用于检测肺炎链球菌相关miRNA方面的研究，可以达到检测-治疗一体化的效果, 故开发了一类以[Ru(dmb)2amtp]2+为母体的检测miRNA的探针，同时应用该方案对肺炎链球菌相关并发疾病进行扩展，对于[Ru(dmb)2amtp]2+其常用的辅助配体的基本母体结构-吡啶环中的基础上合成了一个新型的、具有更好水溶性两性三羧酸配体，考察其检测肺炎链球菌相关疾病保守序列DNA的结合能力。