張煥云 李瑞娟

(山東大學(xué)微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東大學(xué)-亥姆霍茲生物技術(shù)研究所，青島 266237)

近些年，隨著抗生素的廣泛使用甚至濫用，細(xì)菌耐藥性逐漸增加，耐藥性細(xì)菌感染不僅嚴(yán)重危害人類的健康，而且已經(jīng)成為世界范圍的棘手問(wèn)題。因此，迫切需要挖掘作用于獨(dú)特分子靶標(biāo)的新型抗生素[1-2]。

2015年，美國(guó)藥物學(xué)家Kim Lewis通過(guò)iChip(isolation chip)技術(shù)[3]在一株難培養(yǎng)的土壤微生物Eleftheria terrae中發(fā)現(xiàn)的新型抗生素teixobactin對(duì)多種革蘭陽(yáng)性致病菌，包括很多臨床耐藥菌具有顯著的抑制活性，并且不易誘發(fā)耐藥性[4]。Teixobactin能夠分別和細(xì)菌細(xì)胞壁上肽聚糖前體脂質(zhì)II和壁磷壁酸前體脂質(zhì)III的保守序列結(jié)合，而這兩個(gè)靶點(diǎn)是非常難通過(guò)突變而發(fā)展耐藥性的[5]。這使teixobactin作為一種對(duì)抗耐藥性致病菌的先導(dǎo)化合物顯示出巨大的潛力[6-7]。本篇綜述總結(jié)了自teixobactin發(fā)現(xiàn)以來(lái)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了其不易誘發(fā)耐藥性的作用機(jī)制，并對(duì)其未來(lái)在生物合成方面的研究進(jìn)行了展望。

1 Teixobactin的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性

Teixobactin是由11個(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)縮肽，包含6個(gè)天然L-氨基酸，1個(gè)非天然氨基酸(L-alloenduracididine,L-allo-End10)，N-Me-D-Phe和3個(gè)其他的D-氨基酸。C端的D-Thr8和L-Ile11通過(guò)酯鍵形成十三元環(huán)的四肽內(nèi)酯亞結(jié)構(gòu)(圖1)。Teixobactin是細(xì)菌為了自我防御而產(chǎn)生的，必然經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的自然進(jìn)化和選擇來(lái)形成最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，其顯著的抑菌活性取決于這種獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)[8]。

1.1 L-allo-End—teixobactin中的非天然氨基酸

L-allo-End是一個(gè)含有五元結(jié)構(gòu)環(huán)胍基團(tuán)的非天然氨基酸。L-End是L-allo-End的非對(duì)映異構(gòu)體，已被發(fā)現(xiàn)存在于多種天然產(chǎn)物中，比如甘露霉素(mannopeptimycin)[9]和恩拉霉素(enduracidins)[10]，并對(duì)于維持其生物活性具有重要的作用。同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明L-End是由L-Arg產(chǎn)生的[11]。比較分析甘露霉素和恩拉霉素的生物合成基因簇，發(fā)現(xiàn)3對(duì)高度同源的酶：EndP/MppP(80%)，EndQ/MppQ(68%)和EndR/MppR(75%)[12]。生化和結(jié)構(gòu)研究表明，L-Arg經(jīng)過(guò)PLP依賴的脫氨羥化酶MppP的催化生成2-羰基-4-羥基-5-胍基戊酸[13]，后經(jīng)脫羧酶MppR和PLP依賴的轉(zhuǎn)氨酶MppQ催化生成L-End[14]。盡管L-allo-End和L-End在C4處有不同的立體化學(xué)構(gòu)型，L-allo-End在teixobactin中的生物合成可能也遵循與L-End類似的途徑。然而，在teixobactin的生物合成基因簇中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)L-allo-End生物合成所需的同源基因。這可能是因?yàn)長(zhǎng)-allo-End的生物合成基因簇位于E. terrae基因組的其他位置。這一假設(shè)還有待研究和考證。

圖1 Teixobactin的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of teixobactin.

L-allo-End的化學(xué)合成過(guò)程非常復(fù)雜。目前該氨基酸在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)不到，因此成為了teixobactin化學(xué)合成的一大挑戰(zhàn)。Rudolph課題組[15]首次報(bào)道了L-allo-End的化學(xué)合成，L-End作為一個(gè)副產(chǎn)物，與L-allo-End的產(chǎn)量比率是1:6。2015年，Craig課題組[16]報(bào)道了高度立體選擇性地合成L-allo-End的新方法。從Boc-保護(hù)的反式-羥基脯氨酸中通過(guò)10步反應(yīng)提供L-allo-End，具有超過(guò)50:1的非對(duì)映立體選擇性。Payne課題組[17]報(bào)道了另一種方法來(lái)合成L-allo-End，以保護(hù)的L-Asp酯作為起始材料。在這個(gè)合成過(guò)程中，采用三仲丁基硼氫化鋰的立體選擇性酮還原反應(yīng)來(lái)引入立體化學(xué)(dr: 5:1 (2S,4R):(2S,4S))，通過(guò)快速柱色譜除去次要非對(duì)映異構(gòu)體產(chǎn)物。通過(guò)使用類似的策略，Reddy課題組[18]實(shí)現(xiàn)了L-allo-End的克級(jí)合成，足以用于teixobactin的化學(xué)全合成研究。

1.2 Teixobactin的生物活性

體外抑菌活性研究表明，teixobactin對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌都具有顯著的抑制活性，尤其是對(duì)梭狀芽胞桿菌和炭疽桿菌的最低抑制濃度(minimal inhibitory concentration, MIC)達(dá)到了納克級(jí)[4]。Teixobactin對(duì)臨床上治療周期長(zhǎng)且成本高的結(jié)核桿菌也有很強(qiáng)的抑制活性[4]。對(duì)于多種耐藥菌如MRSA和耐萬(wàn)古霉素腸球菌(VRE)等，teixobactin都具有顯著的抑制活性，其MIC均在1μg/mL以下。Teixobactin不能有效抵抗大多數(shù)革蘭陰性菌，但是對(duì)外膜通透性屏障缺陷的E. coliasmB1表現(xiàn)出良好的活性[4](表1)。體外毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明，teixobactin沒(méi)有明顯的毒副作用[4]。

表1 Teixobactin對(duì)致病微生物的抑制活性[4]Tab. 1 Activity of teixobactin against pathogenic microorganisms[4]

體內(nèi)活性研究顯示，teixobactin在體內(nèi)穩(wěn)定存在，且毒性低。在小鼠MRSA感染敗血癥模型的研究中，teixobactin的半數(shù)保護(hù)量(PD50)為0.2mg/kg，低于臨床治療MRSA感染的萬(wàn)古霉素(2.75mg/kg)劑量[4]。Teixobactin的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)結(jié)果也令人非常滿意，小鼠接受20mg/kg的teixobactin，其血藥濃度維持在MIC值以上的時(shí)間可達(dá)4h[4]。

2 Teixobactin的作用機(jī)制

大量實(shí)驗(yàn)研究表明，teixobactin不易誘發(fā)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。即使在4倍MIC劑量的teixobactin鋪板時(shí)，也沒(méi)能得到耐teixobactin的金黃色葡萄球菌和結(jié)核分枝桿菌[4]。在teixobactin的亞最低抑制濃度(sub-MIC)下連續(xù)傳代27d，同樣沒(méi)有發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌的耐藥性突變株[4]。因此，teixobactin作為對(duì)抗耐藥性致病菌的先導(dǎo)化合物顯示出巨大的潛力。這主要取決于teixobactin多靶標(biāo)作用于細(xì)胞壁的特殊機(jī)制。

2.1 高度保守的肽聚糖前體—脂質(zhì)II(LII)

脂質(zhì)II(LII)是細(xì)菌細(xì)胞壁生物合成的最重要的中間產(chǎn)物之一。因其結(jié)構(gòu)具有高度保守性，數(shù)十年來(lái)被公認(rèn)為抗生素的理想靶標(biāo)[19]。從結(jié)構(gòu)上講，一個(gè)LII分子由一個(gè)包埋在細(xì)胞膜中的細(xì)菌萜醇烴鏈(C55)、十一異戊烯基-N-乙酰氨基葡萄糖(UDPMurNAc)和N-乙酰胞壁酸(GlcNAc)的二糖、附著在MurNAc上的五肽(通常帶有L-Ala-γ-D-Glu-L-DAP-DAla-D-Ala的序列)和連接細(xì)菌萜醇(C55)錨和MurNAc的焦磷酸鹽基團(tuán)(PP)組成。二糖和五肽形成的肽聚糖亞基進(jìn)一步通過(guò)五肽相互交聯(lián)，提供細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度。該分子首先裝配到細(xì)胞質(zhì)側(cè)的細(xì)菌萜醇(C55)錨上，然后易位至五肽連接的二糖所在的周質(zhì)側(cè)，從錨上釋放出來(lái)構(gòu)建細(xì)胞壁。剩余的C55-PP通過(guò)機(jī)制不明確的回收途徑轉(zhuǎn)移回細(xì)胞質(zhì)側(cè)。因此，阻止LII移位是通過(guò)干擾細(xì)胞壁合成途徑中的關(guān)鍵步驟來(lái)殺滅細(xì)菌的一種策略。由于LII的高度保守性，細(xì)菌對(duì)于作用于LII的抗生素產(chǎn)生耐藥性的幾率非常低。

萬(wàn)古霉素和LII之間的相互作用已經(jīng)被充分研究。萬(wàn)古霉素通過(guò)五肽的D-Ala-D-Ala片段上的5個(gè)氫鍵結(jié)合至LII，形成復(fù)合物[20]。這些復(fù)合物中的幾個(gè)甚至可以通過(guò)D-Ala-D-Ala片段形成超級(jí)復(fù)合物[21]。然而，經(jīng)過(guò)20年的進(jìn)化和選擇，細(xì)菌通過(guò)突變D-Ala-D-Ala的五肽末端為D-Ala-D-Lac從而對(duì)萬(wàn)古霉素產(chǎn)生了耐藥性。萬(wàn)古霉素對(duì)突變的LII的結(jié)合親和力降低了1000倍左右，因而大大降低了萬(wàn)古霉素的抑菌效果，產(chǎn)生耐藥菌株[22]。尼生素(nisin)能有效抑制引起食品腐敗的革蘭陽(yáng)性菌。它作用于LII中高度保守的焦磷酸基團(tuán)(PP)，目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)耐藥性[23]。馬拉西汀(malacidins)是最近發(fā)現(xiàn)的可對(duì)抗多種耐藥菌的鈣依賴性抗生素，研究表明它也不易誘發(fā)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性[24]。用馬拉西汀處理金黃色葡萄球菌，細(xì)胞壁中積累UDP-MurNAc-五肽，說(shuō)明馬拉西汀作用的靶標(biāo)也是LII。

2.2 壁磷壁酸(WTA)前體—脂質(zhì)III(LIII)

磷壁酸是革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁所特有的成分。根據(jù)其在菌體上的分布，磷壁酸可分為2類，一類是壁磷壁酸，其末端以磷酸二酯鍵錨定到肽聚糖上；另一類是脂磷壁酸，錨定到細(xì)菌細(xì)胞膜上。抑制壁磷壁酸的生物合成對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō)是致命性的，因?yàn)樵诩?xì)菌體內(nèi)積累有毒中間體[25]。另外，壁磷壁酸可以固定自溶素，防止肽聚糖被水解。抑制壁磷壁酸生物合成有助于細(xì)菌釋放自溶素，使細(xì)胞溶解，進(jìn)而死亡[26]。

2.3 對(duì)抗耐藥性—teixobactin獨(dú)特的雙重作用方式

Teixobactin可以雙重靶向LII和LIII[4]。實(shí)驗(yàn)證明，teixobactin可以強(qiáng)效地抑制肽聚糖的生物合成，對(duì)于DNA、RNA和蛋白質(zhì)均沒(méi)有實(shí)質(zhì)性作用[4]。添加純化的LII可以阻止teixobactin抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用，說(shuō)明teixobactin直接作用于LII[4]。化學(xué)計(jì)量分析表明teixobactin以2:1的比率結(jié)合LII[5]。進(jìn)一步分析表明，teixobactin結(jié)合LII中高度保守的焦磷酸鹽基團(tuán)(PP)和MurNAc基團(tuán)。并且teixobactin還能夠有效地結(jié)合LIII中的UDP-PP-GlcNAc，有效地抑制壁磷壁酸的生物合成[4]。Teixobactin具有強(qiáng)有效的抑菌活性和無(wú)耐藥性潛力，得益于它的雙重作用方式，即同時(shí)抑制肽聚糖前體LII和壁磷壁酸前體LIII的生物合成(圖2)。二者通過(guò)協(xié)同效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞壁損傷，胞壁離域，蛋白酶自溶，隨后細(xì)胞溶解[5]。這種高保守的雙重靶標(biāo)(LII和LIII)作用機(jī)制使致病菌幾乎不可能對(duì)其產(chǎn)生耐藥性。

最近，teixobactin-LII復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型已經(jīng)被闡明，發(fā)現(xiàn)了4種不同的結(jié)合模式(BM1、BM2、BM3和BM4)[27]。同時(shí)，結(jié)果表明，teixobactin的環(huán)狀結(jié)構(gòu)域?qū)τ谧R(shí)別LII具有重要作用[27]。這些新發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步理解teixobactin與LII的作用機(jī)制提供了新思路。

3 Teixobactin及其類似物的化學(xué)合成

3.1 Teixobactin的化學(xué)全合成

成功地高效合成L-allo-End克服了teixobactin合成的主要障礙。目前為止，兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)采用了固相多肽合成方法(SPPS)，通過(guò)截然不同的合成途徑完成了teixobactin的全合成[17,29]。

悉尼大學(xué)Payne課題組[17]利用Fmoc-SPPS首次實(shí)現(xiàn)了teixobactin的全合成。首先，他們先合成了可以直接安裝入Fmoc-SPPS的經(jīng)適當(dāng)保護(hù)的L-allo-End，即FmocEnd(Cbz)2-OH；然后組裝teixobactin的縮酚酞鏈；在弱酸性條件下裂解樹(shù)脂，隨后液相環(huán)化；然后在強(qiáng)酸性條件下，總體側(cè)鏈去保護(hù)，包括L-allo-End的Cbz保護(hù)；最后產(chǎn)出teixobactin。通過(guò)24步過(guò)程，可以達(dá)到3.3%的總收率[17]。

香港大學(xué)李學(xué)臣課題組[29]報(bào)道了一種基于Ser/Thr連接的縮合反應(yīng)來(lái)合成teixobactin。無(wú)保護(hù)肽段的N-Ser或N-Thr殘基和另一個(gè)無(wú)保護(hù)肽段的C-水楊醛酯之間的化學(xué)選擇性反應(yīng)產(chǎn)生一種N, O-芐叉縮醛鍵合產(chǎn)物。它酸解時(shí)，在連接位置產(chǎn)生天然的肽鍵。含有N-Ser殘基的環(huán)肽通過(guò)Fmoc-SPPS合成，含有C-水楊醛酯的線性肽片段通過(guò)Boc-SPPS合成，通過(guò)Ile6和Ser7的高效連接來(lái)合并線性的六肽和環(huán)化的五肽，從而合成teixobactin，縮合產(chǎn)物經(jīng)HPLC純化后收率為37%。值得注意的是，Arg10-teixobactin和Orn10-teixobactin的合成比teixobactin更順利。這表明，天然形態(tài)的teixobactin的合成很可能會(huì)遇到一系列與類似物合成截然不同的挑戰(zhàn)。

3.2 Teixobactin類似物的化學(xué)合成及其構(gòu)效關(guān)系

L-Arg10-teixobactin是第一個(gè)報(bào)道的teixobactin類似物，報(bào)道時(shí)間比teixobactin的全合成還要早[30-31]。它常作為研究teixobactin構(gòu)效關(guān)系的模型。目前，對(duì)于teixobactin構(gòu)效關(guān)系的研究，全部基于相對(duì)容易合成的teixobactin類似物[8,30-43]。表2列舉了目前成功合成的具有抑菌活性的teixobactin類似物。

圖2 Lipid II和Lipid III的結(jié)構(gòu)示意圖以及teixobactin的作用靶點(diǎn)[28]Fig.2 Structures of Lipid II and Lipid III with the targets of teixobactin[28]

與天然的teixobactin相比，L-Arg10-teixobactin的抑菌活性有所降低，因此L-allo-End是維持teixobactin最佳生物活性的關(guān)鍵殘基[30-31]。胍基對(duì)于維持活性是非必需的，因?yàn)長(zhǎng)ys10-teixobactin和Orn10-teixobactin針對(duì)各種葡萄球菌的抑菌活性比Arg10-teixobactin更強(qiáng)，其MIC值在萬(wàn)古霉素(0.5μg/mL)范圍內(nèi)[32-33]。進(jìn)一步的構(gòu)效關(guān)系研究揭示了10位氨基酸殘基的絕對(duì)立體化學(xué)不是必要的。而整個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)域的相對(duì)立體化學(xué)是非常關(guān)鍵的[32]。利用L-allo-End的電子等排體如Lys、Orn、L-2,4-Diaminobutyric acid (DAB)和L-1,3-diaminopropionic acid(DAP)[34]或疏水基團(tuán)如Ile或Leu[35]L-allo-End10的類似物表現(xiàn)出出色的抑菌活性，證明L-allo-End或許并不是不可替代的。這一結(jié)論需要更進(jìn)一步的體內(nèi)外活性研究以及藥效學(xué)研究。

表2 人工合成的teixobactin類似物及其抑菌活性Tab. 2 Synthesized teixobactin analogues with relatively good antibacterial activity

D-氨基酸對(duì)活性也起重要作用。當(dāng)teixobactin結(jié)構(gòu)中的4個(gè)D-氨基酸殘基，即：NMe-D-Phe1、D-Gln4、D-allo-Ile5和D-Thr8全部或者逐個(gè)被L-氨基酸取代時(shí)，抑菌活性幾乎全都喪失了[36-37]。Lys/Ala掃描(Lys/Ala scanning)，即按順序?qū)⒚總€(gè)殘基替代為L(zhǎng)ys/Ala，以研究疏水性與親水性的平衡對(duì)于化合物保持抗菌活性的重要性。對(duì)Arg10-teixobactin進(jìn)行Lys掃描[38]和對(duì)Lys10-teixobactin進(jìn)行Ala掃描[39]的結(jié)果共同表明，疏水的Phe1、Ile2、Ile5、Ile6和Ile11對(duì)于保持活性非常重要，而極性不帶電的Ser3、Gln4和中性的Ala9具有良好的耐受性。值得注意的是，Ala取代不帶電的Ser7的類似物的抗菌活性顯著下降，說(shuō)明Ser7對(duì)于保持活性是至關(guān)重要的[39]。隨后的晶體結(jié)構(gòu)證明，Ala9的NH基團(tuán)與Ser7的側(cè)鏈形成了氫鍵[40]。進(jìn)一步研究表明，維持teixobactin活性所需的最大正電荷數(shù)是3～4個(gè)，引入額外的正電荷將導(dǎo)致活性的完全損失[41]。另外，teixobactin的N-Me-Phe1對(duì)于保持活性非常重要，對(duì)其酰基化或烷基化都會(huì)導(dǎo)致活性完全喪失[42]。

Teixobactin類似物是否可以發(fā)展成為臨床應(yīng)用的新的抗菌藥物，將化合物分子從發(fā)現(xiàn)階段轉(zhuǎn)換為臨床使用的抗生素需要面對(duì)眾多挑戰(zhàn)，如針對(duì)廣泛病原體高效的活性和無(wú)毒副作用之間的平衡，以及親水性和疏水性之間的平衡以解決水溶性問(wèn)題等。雖然Leu10-teixobactin和Ile10-teixobactin具有顯著的抑菌活性，但是其疏水性的增加不利于其水溶性。將Ser3、Gln4和Ala9替換為陽(yáng)離子的Arg殘基可以模擬天然teixobactin的疏水性與親水性之間的平衡。通過(guò)這種方式，帶有兩個(gè)陽(yáng)離子殘基的類似物，如D-Arg4-Leu10-Teixobactin實(shí)現(xiàn)了與teixobactin類似的疏水性和親水性之間的最佳平衡，同時(shí)具有與teixobactin一致的抑菌活性[43]。體內(nèi)毒理學(xué)研究和小鼠細(xì)菌性角膜炎模型研究均證明D-Arg4-Leu10-Teixobactin無(wú)細(xì)胞毒性作用[43]。這項(xiàng)工作在合成安全高效的簡(jiǎn)化的teixobactin類似物方面取得了重大進(jìn)展，推動(dòng)了新型對(duì)抗耐藥性菌株的抗菌藥物的研發(fā)進(jìn)程。

4 Teixobactin的生物合成

生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了teixobactin的生物合成基因簇(GenBank accession number KP006601)，其包括兩個(gè)NRPS編碼基因，txo1和txo2。這兩個(gè)NRPS編碼基因共含有11個(gè)模塊(module)，計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)的每個(gè)腺苷酰結(jié)構(gòu)域(A)的底物特異性都與teixobactin的結(jié)構(gòu)相匹配[4]。因此，teixobactin遵循NRPS典型的共線性規(guī)則，其中每個(gè)模塊負(fù)責(zé)整合新生肽鏈中的一個(gè)特定的氨基酸(圖3)。通過(guò)L-Ile11與D-Thr8的內(nèi)酯化反應(yīng)將線性肽鏈從NRPS組裝生產(chǎn)線上釋放。甲基轉(zhuǎn)移酶(MT)結(jié)構(gòu)域存在于第1模塊中，其負(fù)責(zé)D-Phe1的N-甲基化。值得注意的是，txo2包含兩個(gè)串聯(lián)硫酯酶(TE)結(jié)構(gòu)域，這種結(jié)構(gòu)在NRPS中是很罕見(jiàn)的。研究證明，兩個(gè)串聯(lián)硫酯酶在功能上是可互換的，并且很有可能協(xié)同作用，代表了一種前所未有的NRPS酶學(xué)卸載機(jī)制[44]。另一點(diǎn)值得提出的是，模塊8包含一個(gè)額外的縮合(C)結(jié)構(gòu)域，它的功能還有待研究。一些基因與txo1和txo2相鄰，它們的功能尚不清楚，這些基因可能涉及調(diào)控、產(chǎn)物產(chǎn)出等。

近年來(lái)，本團(tuán)隊(duì)的RecET同源重組技術(shù)取得了重要進(jìn)展，極大地促進(jìn)了微生物生物合成基因簇組裝、克隆和異源表達(dá)的研究[45-48]。這項(xiàng)技術(shù)是依托λ或Rac噬菌體的內(nèi)源性DNA重組蛋白(Redα/β及RecE/T)而建立起來(lái)的一套完善的基因重組技術(shù)體系。其在大片段基因簇方面的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)大片段、高重復(fù)的基因簇的載體化、工程化連接。近期，利用RecET同源重組技術(shù)，本團(tuán)隊(duì)完成了teixobactin生物合成基因簇(約54kb)的人工合成和組裝，期望通過(guò)生物合成和異源表達(dá)的方式，更為高效、便利地大規(guī)模生產(chǎn)teixobactin及其類似物。

5 展望

自2015年teixobactin發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科研學(xué)者們開(kāi)展了大量的研究，包括作用機(jī)制、化學(xué)全合成、構(gòu)效關(guān)系等。在此期間，先后使用和發(fā)展了多種高效的化學(xué)方法用于teixobactin及其類似物的合成，合成獲得的化合物達(dá)上百種。顯然，這些突破性成果是一個(gè)激動(dòng)人心的開(kāi)端。Teixobactin顯著的抑菌活性、不易誘發(fā)耐藥性的潛力及其對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的低毒作用等使其成為一種巨大開(kāi)發(fā)前景的天然藥物。

目前已經(jīng)成功合成了與teixobactin抑菌活性一致的類似物，這項(xiàng)成果向合成安全高效的簡(jiǎn)化的teixobactin類似物的方向邁進(jìn)了一大步，但是更進(jìn)一步的構(gòu)效關(guān)系研究以及毒理學(xué)和藥理學(xué)研究也是必不可少的。另外，目前對(duì)于teixobactin與它的靶點(diǎn)之間的具體的作用方式還不是很清楚，這方面的繼續(xù)研究對(duì)于理解teixobactin強(qiáng)有效的抑菌活性以及應(yīng)對(duì)將來(lái)可能的耐藥性發(fā)展意義重大。

圖3 預(yù)測(cè)的teixobactin生物合成途徑[4]Fig.3 Predicted teixobactin biosynthetic pathway [4]

未來(lái)研究中另外一個(gè)重要的方面是teixobactin的生物合成，這在很大程度上滯后于化學(xué)合成研究。Teixobactin在野生菌中具體的生物合成途徑以及后修飾是怎樣的；L-allo-End在野生菌中的生物合成是如何實(shí)現(xiàn)的；如何提高teixobactin的總體產(chǎn)量，相信這方面的研究仍任重道遠(yuǎn)。RecET同源重組技術(shù)建立了對(duì)大型生物合成途徑進(jìn)行高通量的克隆、組裝、修飾及異源表達(dá)的技術(shù)平臺(tái)，首次實(shí)現(xiàn)了teixobactin基因簇的體外組裝，為teixobactin基因組功能研究提供了極大的便利。

已知的天然產(chǎn)物僅僅代表自然界全部的天然產(chǎn)物生物合成能力的冰山一角，不可培養(yǎng)的微生物研究具有巨大的前景。大多數(shù)微生物有待挖掘，或者只是通過(guò)其基因組分析特征，至今還沒(méi)有培養(yǎng)出來(lái)。隨著微生物學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，挖掘這些尚未開(kāi)發(fā)的新型抗生素對(duì)感染治療具有重大意義。