抗生素耐药性的持续加剧,迫切要求开发兼具持久疗效和高选择性的全新抗菌化合物。传统抗菌药物大多通过抑制胞内关键酶或代谢通路发挥作用,但这类单靶点机制也使细菌更容易通过靶标突变、代谢重编程或外排增强等方式产生耐药性。因此,发展不易诱导耐药的新型抗菌策略,已成为抗感染研究领域的核心目标之一。细菌膜脂磷脂酰甘油(PG)是一类兼具细菌特异性与抗耐药潜力的重要脂质靶点,临床"最后一道防线"抗生素达托霉素(daptomycin)正是通过作用于这一靶点发挥抗菌活性。然而,达托霉素以及许多已报道的PG结合分子,主要通过相对不精确的疏水–静电作用模式与PG结合,因此通常需要较大的分子尺寸来维持有效识别。此外,达托霉素对Ca2+的严格依赖,也在很大程度上限制了其更广泛的治疗应用。
围绕细菌PG靶标的高效结合,湖南大学冯欣欣团队设计了一类双吡啶鎓酰胺(bis-pyridinium amides, BisPAs)小分子化合物,有效突破了上述局限。该类化合物可通过酰胺–PG二醇氢键作用与吡啶鎓–PG磷酸基阴离子-π相互作用协同实现对磷脂酰甘油的精准识别,且这一识别过程不受钙离子等环境因素影响。其中,先导化合物BisPA14的分子量仅为达托霉素的约三分之一,但其对PG的结合亲和力〔1.4 × 10−6 M〕与达托霉素–Ca2+复合物〔0.9 × 10−6 M〕相当。抗菌机制研究表明,BisPA14不仅能够破坏PG的有序组装并损伤细菌细胞膜,还可进一步结合细菌DNA,从而实现对细菌的双重打击。这种双重作用机制使BisPA14能够有效杀灭增殖态、耐受态和持留态细菌,同时抑制细菌耐药性的演化。