高分辨率原位可视化抗生素破坏细菌过程：光致变色糖小束探针

原创

来源：秦科元

2024-09-26 17:16:47

19次浏览

核心提示：两亲性光致变色糖小束探针可实现对抗生素破坏细菌过程的原位可视化

细菌进化，特别是在医院环境中，正在导致多药耐药性的增加。据估计，全世界每年有70万例死亡与细菌耐药性有关。因此为推动新抗生素的发现进程，优化已知抗生素的临床使用，细菌耐药性研究至关重要。

抗生素作用机制

1.抑制细胞壁合成；

2.外膜去极化；

3.生物大分子(包括蛋白质和核酸)的功能干预；

4.细菌特异性代谢途径的破坏。

_{糖小束探针Gal-PEG6-Sp/Mr结构与作用原理}

两亲性光致变色糖探针由非荧光螺旋吡喃(Spiropyran,SP)和半乳糖通过点击化学偶联产生，并且在水中自组装成糖小束。糖小束的疏水性内核允许抗生素的包封。光照射将SP转化为相应的份菁(Merocyanine,MR)形式，这一转化导致糖束分解，抗生素从糖小束中释放，作用于细菌。由于SP/MR光致变色的“荧光闪烁”，抗生素作用于细菌细胞壁表面的这一动态过程被实时转化为荧光信号，通过激光共聚焦扫描显微镜可实现超分辨率光谱原位成像。其中，SP与半乳糖的耦联靶向铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的外膜上Lec A蛋白。

“荧光闪烁”

首先用10%功率的561 nm激光照射样品。然后，使用405 nm激光产生易于监测的荧光信号，并通过假定的从SP到MR状态的光转换来释放掺入的抗生素。同时，使用561 nm激光照射将荧光激活的MR物种切换回相应的非荧光SP形式，从而实现STORM成像所需的“荧光闪烁”。

通过包封不同抗生素CAZ（直接破坏细菌的细胞壁生物合成）与LEV（制DNA旋切酶和细菌拓扑异构酶IV干扰DNA合成），该荧光超分辨率成像结果（下图）说明Gal-PEG6-Sp/Mr允许抗生素原位释放，并且能够为不同抗生的作用机制解析提供时间与空间上的线索。