靶向SdiA通路表征拮抗大肠杆菌生物膜形成的石韦功能组分

Urinary tract infection (UTI) caused by uropathogenic Escherichia coli (UPEC) is exerting severely healthy burden on approximate 150 million women worldwide. Biofilm formation is one of the critical factors that mostly account for high-frequency recurrence and antibiotics resistance of UTI. Currently, no efficient drugs are present to treat UTI by inhibiting the biofilm formation. Basically, SdiA gene hosted by quorum sensing system renders the capacity to modulating the biofilm formation by interacting with microbial metabolism. This project aims at delineating the metabolic mechanism of SdiA modulating the biofilm formation and verifying it’s therapeutic potential for UTI for the first instance. Furthermore, a medicinal plant with efficient treatment to UTI, Pyrrosia lingua (PL) shall be explored for the identification of bioactive compounds and functional characterization, as those identified compounds shall deliver the capability to inhibit the biofilm formation via targeting SdiA and its modulatory metabolic pathways. Altogether, this discovery work is supposed to provide novel compounds for the future development of novel drugs to treat UTI.

致病性大肠杆菌所致尿路感染已经严重影响全球近1.5亿人次的女性健康。大肠杆菌侵袭宿主膀胱所形成的生物膜是造成尿路感染高复发率和高频抗生素拮抗的主要原因。临床上尚无特效药物靶向解离生物膜的形成而有效治疗尿路感染。生物膜形成机理非常复杂，细菌群体感应信号系统中的SdiA基因具有调控下游小分子代谢而决定生物膜形成的潜力，然而机理尚不明晰。本课题将从大肠杆菌小分子代谢与SdiA的互作角度，一方面，阐明其决定生物膜形成的代谢调控机理和药物靶点效应；另一方面，以对尿路感染具有良好治疗作用的中药石韦为载体药物，通过对其多组分拆分和SdiA靶向的代谢功能实验，鉴定抑制SdiA代谢调控作用而解离生物膜形成的组分，并表征其功能，为尿路感染治疗药物的开发提供重要功能化合物前体。

致病性大肠杆菌所致尿路感染是一种常见疾病，我国发病率为0.91%。尿路感染95%以上由单一细菌引起，主要为大肠杆菌。大肠杆菌侵袭宿主膀胱所形成的生物膜是造成尿路感染高复发率和高频抗生素拮抗的主要原因。临床上尚无特效药物靶向解离生物膜进而有效治疗尿路感染。生物膜形成机理非常复杂，细菌群体感应信号系统具有调控下游小分子代谢而决定生物膜形成的潜力。本研究应用代谢组学技术解析了致尿路感染的大肠杆菌UTI89形成生物膜的特异小分子，主要包括氨基酸和寡肽类：谷胱甘肽，氧化谷胱甘肽和眼酸等；其他功能小分子类：鞘氨醇，N1,N12-二乙酰精胺，生物素-5'-AMP，次黄嘌呤等。中药石韦常用于治疗尿路感染，本研究从石韦次级代谢方向解析了其可能的功能成分，主要包括：木犀草素，木犀草素7-葡萄糖苷酸，槲皮苷，槲皮素3-半乳糖苷7-鼠李糖苷，槲皮素3,4'-二葡萄糖苷，表儿茶素，柚皮素，木犀草素7-葡萄糖苷，对香豆酰奎尼酸，圣草酚，伞形酮和芡实苷等。本研究首次从代谢角度结合致病细菌生物膜和传统治疗中药-石韦双方面阐述生物膜形成的机理及中药活性成分，为靶向抑制细菌生物膜的形成，有效治疗尿路感染提供理论基础。