Repurposing AZD-5991 for inhibiting growth and biofilm formation of Staphylococcus aureus by disrupting the cell membrane and targeting FabI
重新利用AZD-5991通过破坏细胞膜并靶向FabI抑制金黄色葡萄球菌生长和生物膜形成
来源：BMC Microbiology 2025, Volume 25, Article number 393
《BMC微生物学》，2025年，第25卷，文章编号393
摘要
本研究首次发现选择性Mcl-1抑制剂AZD-5991对金黄色葡萄球菌具有显著抑制活性，其MIC50与MIC90均为12.5 μM，亚抑菌浓度即可显著抑制生长。AZD-5991具有杀菌活性且能强效抑制生物膜形成，对宿主细胞毒性低。机制研究显示，AZD-5991破坏金黄色葡萄球菌细胞膜完整性，外源性磷脂可中和其抗菌活性；蛋白质组与全基因组测序提示其影响脂肪酸代谢；外源性亚油酸与花生四烯酸可显著降低AZD-5991抗菌活性；生物层干涉术证实AZD-5991与脂肪酸合成关键酶FabI直接结合。综上，AZD-5991通过破坏细胞膜与靶向FabI抑制金黄色葡萄球菌浮游生长与生物膜形成，是治疗耐药金黄色葡萄球菌感染的潜在新型抗生素候选物。
关键词
金黄色葡萄球菌；AZD-5991；抗菌活性；生物膜；细胞膜；FabI；脂肪酸合成；耐药菌
研究目的
探究旧药AZD-5991对金黄色葡萄球菌的抗菌与抗生物膜活性，阐明其双重作用机制（破坏细胞膜、靶向FabI），为开发抗耐药金黄色葡萄球菌的新型药物提供候选与理论依据。
研究思路
测定AZD-5991对革兰氏阳性菌的MIC与杀菌曲线；评价亚抑菌浓度下抗生物膜效果与细胞毒性；利用膜去极化、PI染色、磷脂中和实验解析膜破坏机制；通过蛋白质组、全基因组测序、外源性脂肪酸回补实验锁定脂肪酸代谢途径；利用分子对接与BLI验证AZD-5991直接结合FabI。
研究亮点
1 首次报道AZD-5991具有强效抗金黄色葡萄球菌（含MRSA）与抗生物膜活性，实现旧药新用。
2 揭示双重抗菌机制：破坏细胞膜完整性 + 直接靶向脂肪酸合成限速酶FabI。
3 证实外源性长链不饱和脂肪酸可回补抗菌效应，直接验证FabI为作用靶点。
4 治疗指数良好，对宿主细胞毒性低，具备临床转化潜力。
可延伸的方向
1 优化AZD-5991结构，提高对FabI的选择性与抗菌活性。
2 开展体内感染模型实验评价疗效与药代动力学特征。
3 探究AZD-5991与现有抗生素联用的协同效果。
4 研究AZD-5991对生物膜成熟与分散阶段的影响。
5 开发基于AZD-5991的前药或靶向递送系统提升安全性。
测量的数据及研究意义
1 不同菌株MIC分布数据（表1），确定AZD-5991对金黄色葡萄球菌高效抑菌，MIC50/90为12.5 μM。
2 不同浓度下生长曲线OD600数据（图1A‑D），动态显示AZD-5991浓度依赖性抑制浮游菌生长。
3 时间杀菌曲线CFU数据（图1E‑F），证实1×MIC及以上浓度具有快速杀菌作用。
4 结晶紫生物膜定量数据（图1G‑H），证明亚抑菌浓度显著抑制MRSA/MSSA生物膜形成。
5 膜去极化与PI渗透率数据（图3A‑B），表明AZD-5991快速破坏细胞膜完整性。
6 外源性磷脂中和实验数据（图3C），显示细胞膜磷脂可拮抗抗菌活性。
7 外源性脂肪酸MIC回补数据（图5A‑B），证实亚油酸、花生四烯酸可抵消抗菌作用。
8 BLI分子互作数据（图5D），直接证明AZD-5991与FabI特异性结合。
结论
1 AZD-5991对多重耐药金黄色葡萄球菌具有强效抑菌与杀菌活性，同时显著抑制生物膜形成。
2 AZD-5991通过破坏细胞膜完整性发挥快速抗菌作用。
3 AZD-5991直接靶向并结合脂肪酸合成关键酶FabI，阻断脂肪酸合成进而抑制细菌生长。
4 该化合物对宿主细胞毒性低，具备开发为抗MRSA感染新药的潜力。
5 本研究为旧药新用应对细菌耐药提供了成功范例与新策略。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长分析仪对金黄色葡萄球菌与粪肠球菌进行16小时连续培养，每30分钟自动读取OD600值，获得高精度、无人工干扰的动态生长曲线；精准量化不同浓度AZD-5991对细菌增殖的抑制程度、延滞期延长与最终生物量降低，客观反映浓度依赖性抑菌效应，为MIC判定、杀菌活性验证与抗菌效果评价提供标准化、高通量、可重复的核心动力学数据。