“3-O-乙酰-海藻酸通过干扰铜绿假单胞菌的群体感应调节因子而发挥的抗毒力作用”

《Phytomedicine》：“Antivirulence activity of 3- O-acetyl-ceanothic acid via interference of quorum sensing regulators in Pseudomonas aeruginosa”

　　本研究通过体外生物测定和分子对接分析，探讨3-O-乙酰-凯诺斯酸对铜绿假单胞菌生物膜和毒力因子的影响。结果表明，该化合物抑制QS系统，降低lasR和pqsR基因表达，并与关键QS靶点结合，提示其通过受体拮抗机制发挥抗毒力作用，为开发新型抗毒力化合物提供理论依据。

　　

玛丽卡门·科罗娜-巴斯克斯（Maricarmen Corona-Vázquez）|塞萨尔·德洛斯桑托斯-布里奥内斯（César de los Santos-Briones）|埃曼努埃尔·埃尔南德斯-努涅斯（Emanuel Hernández-Nú?ez）|格洛丽亚·I·埃尔南德斯-博利奥（Gloria I. Hernández-Bolio）|路易斯·曼努埃尔·佩尼亚-罗德里格斯（Luis Manuel Pe?a-Rodríguez）|布隆迪·坎托-坎切（Blondy Canto-Canché）

墨西哥尤卡坦州梅里达市尤卡坦科学研究中心生物技术部，邮编97205

摘要

背景

3-O-乙酰-海桐酸（3-O-acetyl-ceanothic acid）是一种来自Colubrina yucatanensis的海桐烷类三萜化合物，此前已被证明能够抑制Pseudomonas aeruginosa的生物膜形成并降低其毒力因子。

目的

研究3-O-乙酰-海桐酸与群体感应（quorum sensing, QS）相关的抗病毒机制。

研究设计

结合体外生物测定和计算机模拟分析的探索性研究。

方法

使用Chromobacterium violaceum CV026菌株评估QS抑制作用，并在Pseudomonas aeruginosa PA14 WT及ΔlasR/ΔrhlR菌株中评估生物膜形成情况。通过实时PCR（Real-Time PCR）检测QS调节因子的表达水平。通过分子对接分析（molecular docking analysis）评估3-O-乙酰-海桐酸与关键QS靶点的结合亲和力。

结果

3-O-乙酰-海桐酸降低了lasR和pqsR的表达水平，这两种基因是QS调控的关键转录调节因子，表明该化合物可能干扰QS调控的表型。分子对接分析显示该化合物优先与LasR结合，与其他靶点的结合亲和力存在差异。

结论

来自C. yucatanensis的3-O-乙酰-海桐酸显示出作为P. aeruginosa抗病毒剂的潜力，为其他海桐烷类三萜化合物作为QS抑制剂的研究开辟了新途径。

引言

抗病毒疗法为对抗抗菌药物耐药性提供了有前景的替代方案，而植物富含具有此类潜力的次级代谢产物（Lu等人，2024年）。Colubrina yucatanensis（鼠李科植物）在玛雅医学中传统上被用于治疗多种疾病，包括感染性疾病，已显示出对Pseudomonas aeruginosa的强抗病毒活性（Mu?oz-Cazares等人，2023年）。从C. yucatanensis的根提取物中分离出的海桐烷类三萜化合物3-O-乙酰-海桐酸被确认为关键的抗病毒活性代谢物（Corona-Vázquez等人，2025年），但其生物学活性背后的分子机制尚未阐明。海桐烷类三萜属于五环三萜化合物，其特点是含有环戊烷A环，这一结构特征使其与其他三萜化合物区分开来。本研究的目的是阐明3-O-乙酰-海桐酸如何干扰P. aeruginosa中的群体感应（QS）系统，该系统对细菌的毒力具有重要调控作用（Zeng等人，2023年）。QS抑制可以通过酶促降解、合成或运输干扰以及受体拮抗等方式实现（Grandclément等人，2016年），从而在不影响细菌存活能力的情况下降低其致病性并减轻耐药性压力（Xiang等人，2021年）。在寻找具有新作用机制的抗菌剂过程中，QS抑制机制的研究有助于避免传统上导致微生物产生耐药性的杀菌剂（Silva等人，2023年）。本研究不仅进一步证实了3-O-乙酰-海桐酸的抗病毒活性，还提供了其作用机制的深入见解，这些见解对于开发抗病毒疗法至关重要。

在P. aeruginosa中，QS调控涉及三个层次化的信号通路：las系统（lasR/lasI）、rhl系统（rhlR/rhll）和pqs系统（pqsR/pqsABCDE），这些通路分别调控基因表达并控制细菌的黏附性和毒力因子。此外，qscR和IqsR通路等元素也参与QS调控，但它们是否独立发挥作用仍存在争议（Rather等人，2022年）。为了进一步探索这些机制，本研究采用了体外生物测定（包括使用报告基因株Chromobacterium violaceum CV026）和QS调节因子的基因表达分析，以及参与QS调控的蛋白质的分子对接分析。结果表明，3-O-乙酰-海桐酸是一种有前景的抗病毒剂，可能作为抗生素治疗的辅助手段。

实验部分

3-O-乙酰-海桐酸的提取

将植物材料（编号73486）用甲醇浸泡后，使用极性逐渐增加的溶剂对其进行提取分离。乙酸乙酯组分（3.8克）经柱层析纯化，最终获得94.4毫克的3-O-乙酰-海桐酸，其¹H、¹³C-NMR和2D-NMR数据与先前报道的结果一致（Corona-Vázquez等人，2025年）。

细菌菌株及培养条件

使用的细菌菌株包括P. aeruginosa野生型（PA14）和?lasR/?rhlR缺失突变株，以及报告基因株Chromobacterium violaceum CV026

结果与讨论

群体感应抑制作用通常通过生物传感器菌株CV026进行评估，该菌株由于内源性AHL合成受到抑制而无法产生紫素，但能对外源性AHL（如C6-HSL）产生色素反应。3-O-乙酰-海桐酸的添加导致CV026菌株产生的紫素量减少了45%，表明该化合物可能通过竞争性拮抗或酶促降解机制干扰QS信号通路（Mu?oz-Cazares等人，2018年）。

结论

本研究表明，来自C. yucatanensis的3-O-乙酰-海桐酸主要干扰LasR/RhlR系统，这一结论得到了实时PCR结果和分子对接分析的支持；同时该化合物还能与QS调控靶点相互作用，从而减少生物膜的形成，进一步证实了其作为抗病毒化合物的潜力。在?lasR/?rhlR突变株中观察到的持续抑制效果表明，其他机制（如Pqs通路或非QS依赖性通路）也可能发挥作用。

作者贡献声明

所有作者均参与了本文的撰写、审稿和编辑工作。具体贡献如下：玛丽卡门·科罗娜-巴斯克斯（Maricarmen Corona-Vázquez）负责概念构思、方法设计、数据分析及初稿撰写；塞萨尔·德洛斯桑托斯-布里奥内斯（César de los Santos-Briones）负责方法设计、数据分析及监督；埃曼努埃尔·埃尔南德斯-努涅斯（Emanuel Hernández-Nú?ez）负责概念构思、数据分析及软件应用；格洛丽亚·I·埃尔南德斯-博利奥（Gloria I. Hernández-Bolio）负责监督；路易斯·曼努埃尔·佩尼亚-罗德里格斯（Luis Manuel Pe?a-Rodríguez）负责概念构思及监督；布隆迪·坎托-坎切（Blondy Canto-Canché）也参与了部分工作。

作者贡献声明（CRediT)

玛丽卡门·科罗娜-巴斯克斯（Maricarmen Corona-Vázquez）：初稿撰写、数据验证、方法设计、数据分析及概念构思。塞萨尔·德洛斯桑托斯-布里奥内斯（César de los Santos-Briones）：监督工作、方法设计及数据分析。埃曼努埃尔·埃尔南德斯-努涅斯（Emanuel Hernández-Nú?ez）：软件应用、方法设计及数据分析、概念构思。格洛丽亚·I·埃尔南德斯-博利奥（Gloria I. Hernández-Bolio）：监督工作。路易斯·曼努埃尔·佩尼亚-罗德里格斯（Luis Manuel Pe?a-Rodríguez）：监督工作、数据分析及概念构思。布隆迪·坎托-坎切（Blondy Canto-Canché）：监督工作及概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者感谢墨西哥国家人文科学和技术委员会（Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías, CONAHCYT）对玛丽卡门·科罗娜-巴斯克斯（M. Corona-Vázquez）提供的奖学金（编号08958）。同时感谢美国药学鉴定学会（The American Society of Pharmacognosy）的部分财政支持。最后，感谢费利佩·桑切斯·泰耶尔（Felipe Sánchez Teyer）博士和玛丽亚·何塞·加西亚·卡斯蒂略（María José García Castillo）博士在分子生物学基础技术培训方面提供的帮助。