出品：科普中國

作者：歐陽浩淼（中國科學院微生物研究所）

監製：中國科普博覽

抗生素是現代醫學中的重要武器，當我們(men) 體(ti) 內(nei) 的一些細菌對健康造成威脅時，就需要抗生素來殺死細菌，直到我們(men) 恢複健康。

提到抗生素，大家還會(hui) 想到“耐藥性”。由於(yu) 抗生素的濫用，以及細菌的快速變異，會(hui) 導致有些細菌能夠抵抗抗生素，使抗生素失去了效用。

那麽(me) ，有沒有一種抗生素可以突破“耐藥性”的局限，更好地幫助我們(men) 獲得健康呢？

抗生素是如何發揮作用的呢？

我們(men) 的身體(ti) 中有很多的細菌，這是一種微小的生物，有些細菌是對身體(ti) 有益的細菌，例如益生菌等；然而有些“壞”細菌會(hui) 對我們(men) 的身體(ti) 造成威脅，讓我們(men) 感到不舒服，引起感冒、發燒等，這時候就需要抗生素出場了。

抗生素就像是一支軍(jun) 隊裏專(zhuan) 門針對這些細菌的“大炮”，當它找到敵人——細菌時，就會(hui) 開始對細菌進行攻擊。有些抗生素能夠直接破壞細菌的細胞壁或者細胞膜，從(cong) 而殺死“壞”細菌；有些抗生素則是像是狙擊手一樣，可以進到細菌體(ti) 內(nei) ，精準地打擊它的關(guan) 鍵部位；還有些抗生素則是像是特工一樣，潛伏在細菌內(nei) 部，破壞它們(men) 的生存環境，讓“壞”細菌變得軟弱無力，最後被我們(men) 的免疫係統打敗。當抗生素開始和細菌戰鬥時，它們(men) 就會(hui) 不斷地攻擊細菌，直到細菌被全部幹掉為(wei) 止，這樣我們(men) 就可以很快康複。

新型抗生素：像魔術貼一樣纏住細菌

從(cong) 抗生素作用的原理中，我們(men) 可以發現破壞細菌的細胞壁是一種非常有效的殺死細菌的方法。科學家們(men) 也在這個(ge) 方向進行了大量的研究，包括阻斷細胞壁的合成，破壞細胞壁的結構等。那麽(me) ，除了上述的方法，還有沒有其他手段呢？

近期，荷蘭(lan) 烏(wu) 得勒支大學研究人員在《自然·微生物學》上發表他們(men) 的最新發現，一種名為(wei) 菌絲(si) 黴素的小分子抗生素可以組裝成較大結構，鎖定在細菌細胞表麵，就像魔術貼兩(liang) 側(ce) 鉤環密合粘在一起那樣，使細菌無法逃脫，從(cong) 而無法繼續感染身體(ti) 細胞。這一令人興(xing) 奮的發現，可能為(wei) 抗生素開發帶來突破性進展，對開發能對抗耐藥菌的新型抗生素具有重要意義(yi) 。

這種菌絲(si) 黴素是一類由真菌菌絲(si) 體(ti) 中產(chan) 生的具有抗菌活性的酶，例如來源於(yu) 鬆露菌的抗菌黴素-Plectasin。這種抗生素的獨特之處在於(yu) ，它不僅(jin) 僅(jin) 通過簡單的化學結合來抑製細菌，而是通過一種巧妙的自組裝機製來增強其抗菌活性，這就是抗生素菌絲(si) 酶的“魔術貼機製”。

簡單來說，這種小分子抗生素能夠組裝成較大的結構，鎖定在細菌細胞表麵，就像魔術貼兩(liang) 側(ce) 鉤環密合粘在一起那樣，使細菌無法逃脫，從(cong) 而無法繼續感染身體(ti) 細胞。

以菌絲(si) 酶Plectasin為(wei) 例，想要形成能殺死細菌的“魔術貼”，抗生素菌絲(si) 酶需要經過這幾步：

1. 鈣離子觸發自組裝

菌絲(si) 酶Plectasin在鈣離子的存在下，會(hui) 產(chan) 生構象變化，使其具備自組裝的能力，從(cong) 而有效地自組裝在細菌表麵。

2. 靶向細菌細胞壁前體(ti) 脂質 II

一旦菌絲(si) 酶Plectasin發生構象變化，它們(men) 能夠高效且選擇性地識別並結合細菌細胞壁前體(ti) 脂質 II（Lipid II），這個(ge) 過程類似於(yu) 鑰匙插入鎖中。由於(yu) 脂質 II 是細菌細胞壁合成過程中不可或缺的前體(ti) 物質，因此這種結合也是自組裝過程的關(guan) 鍵步驟。

3. 自組裝形成超分子結構

在細菌細胞表麵，菌絲(si) 酶Plectasin分子進一步相互作用，形成密集的超分子結構。這些結構通過多點結合的方式，牢固地附著在細菌膜上，這種自組裝形成了一個(ge) 類似“魔術貼”的致密超分子結構，牢牢地鎖定在細菌表麵。這種多點結合不僅(jin) 增強了酶分子在細菌表麵的穩定性，還提高了其抗菌效果。。

4. 抑製細菌細胞壁合成

當這些超分子結構形成後，這些超分子複合物就像附著在細菌“環”上的微小“鉤子”，鉤住其目標脂質 II，從(cong) 而阻止脂質 II去合成新的細胞壁，最終導致細菌失去結構完整性和功能，從(cong) 而死亡。在這個(ge) 過程中，即使某個(ge) 脂質 II從(cong) “鉤子”上掙脫，細菌仍被鎖定在大量“鉤子”中無法逃脫，無法引起進一步感染。

“魔術貼”的示意圖

（圖片來源：《自然·微生物學》）

通過“魔術貼”的獨特作用機製，菌絲(si) 酶Plectasin具備應對多重耐藥性細菌的潛力，這也使其成為(wei) 了當前抗生素耐藥性危機中的一個(ge) 重要的研究方向。

抗生素設計新思路：重視藥物自組裝效率

除了Plectasin，科學家還發現許多抗生素可能都利用了類似這種自組裝的“魔術貼機製”來增強其抗菌活性。這一發現也為(wei) 抗生素的設計提供了新思路：不僅(jin) 要考慮藥物與(yu) 靶標的結合能力，還需要重視藥物自組裝的效率。借鑒這種機製，未來可能開發出能夠更有效對抗細菌感染的藥物，從(cong) 而應對日益嚴(yan) 重的抗生素耐藥性問題。

此外，科學家對抗生素菌絲(si) 酶在人體(ti) 內(nei) 的效果和安全性也進行了研究。結果表明，這種抗生素在動物實驗中能夠抵抗由金黃色葡萄球菌、大腸杆菌和銅綠假單胞菌等引起的感染。下一步將通過臨(lin) 床試驗進一步評估其在人類中的應用前景。

抗生素耐藥性是全球醫療保健係統麵臨(lin) 的重大挑戰。耐藥性細菌的出現使得許多傳(chuan) 統抗生素失去了效果。抗生素菌絲(si) 酶的“魔術貼機製”研究為(wei) 抗生素的研究和開發開辟了新的途徑，通過理解和利用藥物的自組裝機製，科學家們(men) 可以設計出更有效的抗菌藥物，這對未來的抗菌治療提供了寶貴的思路。這不僅(jin) 可以延長現有抗生素的使用壽命，還可能開發出對抗耐藥性細菌的新武器。

希望這一發現能夠激發更多研究，推動抗生素開發進入一個(ge) 新的時代，從(cong) 而保護人類健康免受細菌感染的威脅。

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