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作用于细胞壁的抗真菌药物研究进展

2024-06-03 16:43:36 来源:缔一生物 作者:

与人类细胞相比,细胞壁为真菌的特有结构,因此作用于细胞壁的抗真菌药物相较于其他类型抗真菌药物而言具有高效、低毒的特点,是迄今为止安全性最高的一类抗真菌药物。本文对作用于细胞壁的抗真菌药物进行综述,根据作用机制及靶点的不同分别介绍葡聚糖合成酶抑制剂、几丁质合成酶抑制剂及糖基磷脂酰肌(
glycosylphosphatidylinositol,GPI)锚定蛋白抑制剂,对其进行总结和归纳,为相关药物的研发及将来的临床应用前景提供参考。


随着抗生素和免疫抑制剂等治疗手段的广泛应用,以白念珠菌Candida albicans、新生隐球菌Cryptococcus neoformans和烟曲霉Aspergillus fumigatus等为代表的侵袭性真菌的感染率和致死率不断提升,严重威胁着人类健康(Liao et al. 2013;Hütte 2021)。然而,由于目前抗真菌药物种类匮乏、毒副作用大且易发生耐药,使得抗真菌治疗存在一定的挑战(廖万清等2017;Stephenson et al. 2021)。

真菌是真核生物,与哺乳动物细胞存在相似的生物学特征,因而常规抗真菌治疗效果有限且副作用较大。针对真菌与哺乳动物细胞的差异化靶点设计药物能够更有效的抑制真菌生长,并降低对机体的毒副作用。细胞壁是真菌特有且赖以生存的结构,近年来,随着对真菌细胞壁成分的深入研究,一系列旨在靶向抑制细胞壁关键成分合成的药物相继被开发并应用。本文旨在探讨靶向真菌细胞壁的天然药物、衍生物以及相关作用机制,为进一步探索研究提供思路。


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真菌细胞壁的结构特点

真菌细胞壁是一种复杂的多糖结构,包裹着真菌胞质,使其免受外界渗透压、酸碱度等理化性质变化的影响。细胞壁结构的缺失会导致质膜破裂和细胞溶解,因此细胞壁的完整性对于真菌的存活至关重要。细胞壁的多糖结构呈现三维的空间特性,且随着真菌不同阶段的生命周期而不断发生变化。细胞壁是与宿主细胞接触的重要生物结构,与侵袭性真菌的致病性和毒力密切相关。

真菌细胞壁主要由β-葡聚糖、几丁质及甘露糖蛋白等组成,这些成分的比例因真菌种类不同而异(Fang et al. 2019)。β-葡聚糖是一种通过葡萄糖之间的糖苷键连接而成的多糖,根据糖苷键连接方式不同分为β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖,而真菌细胞壁中β-1,3-葡聚糖占绝大部分。几丁质又称甲壳质,是通过β-1,4糖苷键连接N-乙酰葡糖胺(2-乙酰胺-2-脱氧-D-葡萄糖)单体聚合而成的多糖结构,具有较大的拉伸强度。β-葡聚糖和几丁质由质膜相关合成酶合成,在合成过程中运送至细胞壁,而甘露糖蛋白在内质网中合成,在运输到细胞表面之前在高尔基体中进行修饰。真菌的细胞壁通常有内外两层,结构组分存在一定差异。其中内层是由含有侧链的β-1,3-葡聚糖分子与分子链之间的氢键结合形成的三维网状结构,其末端是β-1,6-葡聚糖和几丁质的受体。内层多聚体相互连接的网状结构可防止糖蛋白的外泄,外层的甘露糖蛋白通常与β-1,6-葡聚糖结合构成肽聚糖网络,同时细胞壁内外两层又通过氢键、侧链等方式维持稳定。

除上述细胞壁组分外,一些真菌还含有特有的聚糖结构,比如新生隐球菌细胞壁的内层还含有α-1,3-1,4-葡聚糖其结构是由两条α-1,3键连接的聚糖再通过α-1,4键连接而成。α-1,3-1,4-葡聚糖在真菌细胞壁内层及核心层与甲壳素形成疏水刚性支架,其稍外侧由相互连接的α-1,3-葡聚糖、β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖的水合软基质覆盖。α-1,3-葡聚糖在真菌细胞壁外层参与宿主细胞的黏附及免疫逃逸过程,与侵袭性真菌的致病性及毒力密切相关。真菌细胞壁结构见图1。

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