第6章氨基糖苷类抗生素.pptx

第六章第六章 氨基糖苷类抗生素及细菌耐药性氨基糖苷类抗生素及细菌耐药性第一节第一节 氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 链霉素是由链霉素是由WaksmanWaksman等于等于2020世纪世纪4040年代初，年首年代初，年首先发现的由灰色链霉菌产生的氨基糖苷类抗生先发现的由灰色链霉菌产生的氨基糖苷类抗生素。素。WaksmanWaksman发现链霉素对人类具有两大贡献发现链霉素对人类具有两大贡献:一是一是链霉素在临床上的应用链霉素在临床上的应用,拯救了无数结核病拯救了无数结核病患者；患者；二是二是系统地探讨土壤中微生物的拮抗作用系统地探讨土壤中微生物的拮抗作用,并指并指出放线菌作为抗生素来源的巨大潜力。出放线菌作为抗生素来源的巨大潜力。氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 链链霉霉素素的的发发现现极极大大地地刺刺激激了了世世界界范范围围内内的的无无数数学学者者开开始始系系统统地地、有有计计划划地地筛筛选选新新抗抗生生素素,特特别别是是注注重重从从放放线线菌菌中中筛筛选选新新抗抗生生素素,迎来了抗生素的黄金时代。迎来了抗生素的黄金时代。氨氨基基糖糖苷苷类类抗抗生生素素品品种种多多达达200200余余种种，其其中中有有实实用用价价值值的的品品种种不不下下3030种种，以以抗抗菌菌谱谱广广、疗疗效效好好、性性质质稳稳定定、生生产产工工艺艺简简单单等等优势，在市场上占据了相当的分额。优势，在市场上占据了相当的分额。氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 根据这类抗生素结构特征，卡那霉素等被根据这类抗生素结构特征，卡那霉素等被列为第一代氨基糖苷类抗生素（如表所示）。列为第一代氨基糖苷类抗生素（如表所示）。这一代抗生素的品种最多，应用范围涉及这一代抗生素的品种最多，应用范围涉及到农牧业，其结构特征为分子中含有完全到农牧业，其结构特征为分子中含有完全羟基化的氨基糖与氨基环醇相结合。羟基化的氨基糖与氨基环醇相结合。本代抗生素均不抗铜绿假单胞菌。本代抗生素均不抗铜绿假单胞菌。第一代氨基糖苷类抗生素品种第一代氨基糖苷类抗生素品种 取代类型取代类型抗抗 生生 素素 品品 种种4、5双取代双取代新新霉霉素素(NM)、巴巴龙龙霉霉素素(PM)、核核糖糖霉霉素素(RM)、里里威杜霉素、杂交霉素、丁酰苷菌素威杜霉素、杂交霉素、丁酰苷菌素(BT)4，6双取代双取代卡那霉素卡那霉素A/B、突变霉素、暗霉素、突变霉素、暗霉素、NK1001、JI20A/B、庆大霉素、庆大霉素B等小组分等小组分单取代单取代阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素阿泊拉霉素、潮霉素、越霉素、新霉素A和链霉素和链霉素其它其它春日霉素、有效霉素，奇放线菌素春日霉素、有效霉素，奇放线菌素第二代氨基糖苷类抗生素第二代氨基糖苷类抗生素 以庆大霉素为代表的第二代氨基糖苷类抗以庆大霉素为代表的第二代氨基糖苷类抗生素的品种较第一代氨基糖苷类抗生素的生素的品种较第一代氨基糖苷类抗生素的品种少。品种少。但抗菌谱更广，对上述第一代品种无效的但抗菌谱更广，对上述第一代品种无效的假单胞菌和部分耐药菌也有较强的抑杀作假单胞菌和部分耐药菌也有较强的抑杀作用，有替代部分前者抗感染品种的趋势。用，有替代部分前者抗感染品种的趋势。结构中含有脱氧氨基糖及对铜假单胞菌有结构中含有脱氧氨基糖及对铜假单胞菌有抑杀能力是第二代品种的共同特征。抑杀能力是第二代品种的共同特征。第二代氨基糖苷类抗生素第二代氨基糖苷类抗生素 它们包括庆大霉素（它们包括庆大霉素（GMGM）、妥布霉素）、妥布霉素（TOBTOB）、西索霉素（）、西索霉素（SisoSiso）、）、DKBDKB（双脱（双脱氧卡那霉素氧卡那霉素B B）、小诺霉素（）、小诺霉素（NCR)NCR)和稀少霉和稀少霉素在内的素在内的拟三糖拟三糖；以及包括福提霉素、以及包括福提霉素、istamycinistamycin、sporaricinsporaricin、sanamycinsanamycin、dictimicindictimicin在内在内的的拟二糖拟二糖药物。药物。第三代氨基糖苷类抗生素第三代氨基糖苷类抗生素 以以奈奈替替米米星星(NTL)(NTL)为为代代表表的的第第三三代代产产品品，全全系系1 1N N(2-DOS)(2-DOS)取取代代的的半半合合成成衍衍生生物物。这这部分内容将在第三节中加以阐述。部分内容将在第三节中加以阐述。第第一一第第二二代代都都为为直直接接来来源源于于微微生生物物代代谢谢的的天然产物。天然产物。链霉素链霉素 壮观霉素壮观霉素 小诺霉素小诺霉素 核糖霉素核糖霉素抗生素抗生素RR1 R2R3R4R5福提霉素福提霉素ACH3HCOCH2-NH2OHHNH2福提霉素福提霉素BCH3HHHNH2Sporaricin A(KA-6606-I)CH3HCOCH2-NH2HNH2HSporaricin B(KA-6606-II)CH3HHHNH2H 春雷霉素春雷霉素 潮霉素潮霉素 阿泊拉霉素阿泊拉霉素氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征氨基糖苷类抗生素的发展和结构特征 有实用价值的氨基糖苷类抗生素应具有抗有实用价值的氨基糖苷类抗生素应具有抗菌谱广、耐钝化酶强、低毒性的特点，这菌谱广、耐钝化酶强、低毒性的特点，这三者紧密相关。三者紧密相关。氨基越多，抗菌能力越强，但随之毒性也氨基越多，抗菌能力越强，但随之毒性也增大；而耐钝化酶广必然伴随着抗菌性能增大；而耐钝化酶广必然伴随着抗菌性能好。好。从第一代氨基糖苷类抗生素发展到第三代氨从第一代氨基糖苷类抗生素发展到第三代氨基糖苷类抗生素基本上反应了上述的发展基糖苷类抗生素基本上反应了上述的发展规律。规律。第二节第二节 氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素抑制蛋白质合成起始过程氨基糖苷类抗生素抑制蛋白质合成起始过程的位点有的位点有三个三个:一是特异性地一是特异性地抑制抑制30S30S合成起始复合体的形成合成起始复合体的形成,如春日霉素；如春日霉素；二是抑制二是抑制70S70S合成起始复合体的形成和使合成起始复合体的形成和使fMet-tRNAfMet-tRNA从从70S70S起始复合体上脱离起始复合体上脱离,如链霉如链霉素、卡那霉素、新霉素、巴龙霉素、庆大素、卡那霉素、新霉素、巴龙霉素、庆大霉素等；霉素等；氨基糖苷类抗生素的作用机制氨基糖苷类抗生素的作用机制 三是三是这类抑制这类抑制70S70S合成起始复合体的抗生素也合成起始复合体的抗生素也能引起密码错读。能引起密码错读。链霉素等抗生素造成密码错读的原因是由于链霉素等抗生素造成密码错读的原因是由于其分子中有造成读错密码的活性中心其分子中有造成读错密码的活性中心去去氧链霉胺或链霉胺氧链霉胺或链霉胺的缘故的缘故,而春日霉素分子中而春日霉素分子中没有这种结构没有这种结构,也就没有造成读错密码的作用。也就没有造成读错密码的作用。其密码错读的结果影响了其密码错读的结果影响了mRNAmRNA的密码子与的密码子与tRNAtRNA的反密码子间的相互作用。的反密码子间的相互作用。3030S S核糖体的结构核糖体的结构 n细菌的核糖体作为蛋白质翻译的器官，由细菌的核糖体作为蛋白质翻译的器官，由RNARNA和多和多种蛋白质组成，核糖体可与种蛋白质组成，核糖体可与mRNAmRNA和和tRNAtRNA相结合，相结合，在多种其他蛋白质因子的参与下完成蛋白质的翻在多种其他蛋白质因子的参与下完成蛋白质的翻译过程，译过程，其中其中3030S S核糖体亚基与核糖体亚基与tRNAtRNA的结合是蛋白的结合是蛋白质合成的关键步骤之一。质合成的关键步骤之一。n3030S S核糖体有三个核糖体有三个tRNAtRNA结合位点：结合位点：nA A（aminoacylaminoacyl）nP P（peptidylpeptidyl）nE E（exitexit）位点。）位点。在T.thermophilus 的30S核糖体结构n在在T.thermophilusT.thermophilus 的的3030S S核糖体中，核糖体中，RNARNA和蛋白质和蛋白质的分布是不对称的。的分布是不对称的。n2020个蛋白质个蛋白质(命名为命名为S2-S20S2-S20和和Thx)Thx)集中在集中在3030S S核糖核糖体的上部，侧部和背部；而在体的上部，侧部和背部；而在RNARNA内部区域及内部区域及3030S S和和5050S S的接合部，基本无蛋白质分布。的接合部，基本无蛋白质分布。n1616S S的的RNARNA分子则包含有超过分子则包含有超过5050个规则的螺旋结构个规则的螺旋结构(helix,(helix,编号为编号为H1-H45)H1-H45)构成，加上一些不规则的构成，加上一些不规则的环环(loop)(loop)连接其间。整个连接其间。整个3030S S核糖体可大体分为四核糖体可大体分为四个区域：个区域：5 5区域区域/中心域中心域/3/3主域和主域和3 3次域，前次域，前三个区域结合得较为紧凑，而最后一个区域则相三个区域结合得较为紧凑，而最后一个区域则相对伸展在外部。对伸展在外部。T.thermophilus 30S 核糖体的晶体结构核糖体的晶体结构RNA：红色；蛋白质：蓝色氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合 n在链霉素结合于在链霉素结合于30S30S核糖体的晶体结构中核糖体的晶体结构中（无（无mRNAmRNA和和tRNAtRNA分子），链霉素可通过氢分子），链霉素可通过氢键和盐桥与键和盐桥与1616S S RNA RNA结合，其中涉及的碱基结合，其中涉及的碱基有：有：U14,A914U14,A914（作用于链霉胍）（作用于链霉胍）,G527,G527（作（作用于链霉胺）用于链霉胺）,C526,C526（作用于链霉胺）（作用于链霉胺）,A913,A913（作用于链霉胺）（作用于链霉胺）,C1490,C1490（作用于链（作用于链霉胍）和霉胍）和G1491G1491（作用于链霉胍）；（作用于链霉胍）；n此外，链霉素还直接作用于蛋白质此外，链霉素还直接作用于蛋白质S12S12，S12S12的的K45K45残基可与链霉胍形成两个氢键。残基可与链霉胍形成两个氢键。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n巴龙霉素结合于巴龙霉素结合于3030S S核糖体的核糖体的RNARNA（主要是（主要是A A位点）后，使位点）后，使两个重要的碱基两个重要的碱基A1492A1492和和A1493A1493外翻，该构型与核糖体与外翻，该构型与核糖体与mRNAmRNA和和tRNAtRNA结合后的构型相似，因而处于该构型的核糖体结合后的构型相似，因而处于该构型的核糖体更易与更易与mRNAmRNA和和tRNAtRNA结合结合(不用改变构型不用改变构型)，使一些非配对的，使一些非配对的tRNAtRNA有可能结合于有可能结合于mRNAmRNA上，引起解码的精确性降低，同时上，引起解码的精确性降低，同时由于由于A1492A1492和和A1493A1493也可与巴龙霉素结合，他们不能再有效也可与巴龙霉素结合，他们不能再有效地接触于地接触于mRNA-tRNAmRNA-tRNA复合物，使之不能监控复合物，使之不能监控tRNAtRNA分子与分子与mRNAmRNA的结合，这同样引起蛋白质解码的精确性降低。的结合，这同样引起蛋白质解码的精确性降低。n这一机制也似乎广泛存在于含这一机制也似乎广泛存在于含2-2-脱氧链霉胺的其他氨基糖脱氧链霉胺的其他氨基糖苷类抗生素中。苷类抗生素中。n此外，巴龙霉素似乎并不与核糖体的蛋白质部分有紧密地此外，巴龙霉素似乎并不与核糖体的蛋白质部分有紧密地相互作用。相互作用。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n在在GMC1a-RNA的复合物中，的复合物中，RNA的螺旋的螺旋状骨架因状骨架因GMC1a的插入而发生扭曲，由于的插入而发生扭曲，由于A1492的凸起以及在非规则位的的凸起以及在非规则位的A1408-A1493对使对使RNA的大沟间距扩大了大约的大沟间距扩大了大约6.6，GMC1a结合其间；结合其间；氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合nGMC1aGMC1a的多个羟基和氨基则与的多个羟基和氨基则与RNARNA形成氢键网络，形成氢键网络，如如 1 1位和位和3 3位氨基分别与位氨基分别与U1495U1495和和G1494G1494形成氢键，形成氢键，66氨基在能与氨基在能与A1493 A1493 和和G1491G1491形成氢键的距离范形成氢键的距离范围之内，围之内，22羟基在氨基在能与羟基在氨基在能与G1405G1405和和U1406U1406形成形成氢键的距离范围之内，氢键的距离范围之内，44羟基可与羟基可与G1405G1405和和U1406U1406形成氢键；形成氢键；n此外在此外在GMC1aGMC1a分子内也有氢键形成，如分子内也有氢键形成，如5-OH5-OH可与可与2-NH22-NH2形成羟基，这可能有助于稳定形成羟基，这可能有助于稳定GMC1aGMC1a的分的分子构象。子构象。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n氨基糖苷类抗生素分子中的氨基和羟基对氨基糖苷类抗生素分子中的氨基和羟基对于保持抗菌活性十分重要，如被钝化酶修于保持抗菌活性十分重要，如被钝化酶修饰可导致丧失活性，从饰可导致丧失活性，从GMC1aGMC1a和和16S rRNA16S rRNA的的A A位点结合部位来看，这些位点均和位点结合部位来看，这些位点均和RNARNA分分子有直接的相互作用，例如子有直接的相互作用，例如2-2-脱氧链霉胺脱氧链霉胺（2-deoxystreptamine2-deoxystreptamine，2-DOS2-DOS）是）是GMC1aGMC1a的活性中心，的活性中心，1 1位和位和3 3位氨基是乙酰化转移位氨基是乙酰化转移酶酶(AAC1(AAC1和和AAC3)AAC3)的靶位，任何一个氨基如的靶位，任何一个氨基如被乙酰化可使被乙酰化可使GMC1aGMC1a失活；失活；n在在GMC1a-RNAGMC1a-RNA的复合物中这两个氨基分别与的复合物中这两个氨基分别与U1495U1495和和G1494G1494形成氢键；形成氢键；氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n绛红糖胺（绛红糖胺（purposaminepurposamine）的的66氨基是另一个乙氨基是另一个乙酰化转移酶酰化转移酶(AAC6)(AAC6)的靶位，它则作用于的靶位，它则作用于A1493 A1493 和和G1491G1491，2-NH2(AAC22-NH2(AAC2的作用靶位的作用靶位)则作用于则作用于A1493A1493；加拉糖胺；加拉糖胺 (garosamine)(garosamine)中的多个羟基及中的多个羟基及一个甲胺基也可分别与一个甲胺基也可分别与1616S S RNA RNA形成多个羟基形成多个羟基 。n可由此推测，这些活性基团对于可由此推测，这些活性基团对于GMC1aGMC1a结合于结合于A A位位点十分重要，修饰这些基团可能导致点十分重要，修饰这些基团可能导致GMC1a GMC1a 与核与核糖体的亲和力降低，影响其与核糖体的结合。糖体的亲和力降低，影响其与核糖体的结合。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n在在GeneticinGeneticin（G G418418）与寡聚）与寡聚RNARNA（含两个（含两个A A位点）位点）的复合物晶体结构中，的复合物晶体结构中，A1492A1492和和A1493A1493突出在外，突出在外，而而GeneticinGeneticin的的33和和44的羟基分别与的羟基分别与A1492A1492和和A1493A1493的磷酸键中的氧形成氢键，进而稳定这一构的磷酸键中的氧形成氢键，进而稳定这一构象；象；n与与GMC1aGMC1a类似，类似，GeneticinGeneticin的氨基和羟基与的氨基和羟基与RNARNA间形间形成多个氢键，如成多个氢键，如6-OH6-OH与与A1408(N1)A1408(N1)形成氢键；重形成氢键；重要的要的2-DOS2-DOS的的1-NH2 1-NH2 与与U1495U1495和一个水分子形成氢和一个水分子形成氢键，键，3-NH23-NH2则与则与A1493(O1-P)A1493(O1-P)，G1494G1494（N7N7和和O2-PO2-P）形成三重氢键。形成三重氢键。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n妥普霉素妥普霉素结构上接近于卡那霉素类抗生素，在结结构上接近于卡那霉素类抗生素，在结合于寡聚合于寡聚RNARNA后，后，A1492A1492和和A1493A1493同样呈突出构型，同样呈突出构型，相对于相对于GeneticinGeneticin，托普拉霉素，托普拉霉素33位无羟基，与位无羟基，与A1492A1492间没有氢键形成；间没有氢键形成；n44羟基依旧与羟基依旧与A1493A1493形成羟基，并额外与一个形成羟基，并额外与一个RNARNA内的水分子形成氢键；内的水分子形成氢键；2-N2-N则通过两个水分子分则通过两个水分子分别与别与A1492A1492和和A1493A1493形成氢键；形成氢键；2-DOS2-DOS与与GenteticinGenteticin的的2-DOS2-DOS一样与一样与RNARNA分子形成众多氢键。分子形成众多氢键。氨基糖苷类抗生素与氨基糖苷类抗生素与3030S S核糖体的结合核糖体的结合n在潮霉素在潮霉素B-30SB-30S核糖体复合物的晶体结构中，核糖体复合物的晶体结构中，潮霉素潮霉素B B结合于结合于H44H44的顶端，在的顶端，在helixhelix的大沟的大沟中；它作用于中；它作用于RNARNA的特定区域，包括的特定区域，包括1490-1490-15001500和和1400-14101400-1410的核苷酸。的核苷酸。n潮霉素潮霉素B B的结合似乎并未严重改变的结合似乎并未严重改变RNARNA的构的构型，但可观察到一系列氢键形成与潮霉素型，但可观察到一系列氢键形成与潮霉素B B和和RNARNA分子之间。分子之间。第三节第三节 细菌对氨基糖苷类抗生素细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的作用机制产生耐药性的作用机制 细菌对氨基糖苷类抗生素细菌对氨基糖苷类抗生素产生耐药性的特异性作用机制产生耐药性的特异性作用机制一是一是细菌产生一种或多种有关的钝化酶来修细菌产生一种或多种有关的钝化酶来修饰进入胞内的活性抗生素使之失去生物活饰进入胞内的活性抗生素使之失去生物活性；性；二是二是氨基糖苷类抗生素的作用靶位核糖体或氨基糖苷类抗生素的作用靶位核糖体或是与核糖体结合的核蛋白的氨基酸发生突是与核糖体结合的核蛋白的氨基酸发生突变，而使进入胞内的活性抗生素不能与之变，而使进入胞内的活性抗生素不能与之结合或结合力下降。结合或结合力下降。一、钝化酶介导的耐药机制一、钝化酶介导的耐药机制（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性n对氨基糖苷类抗生素产生耐药的细菌往往对氨基糖苷类抗生素产生耐药的细菌往往是通过细菌产生的是通过细菌产生的n酰基转移酶酰基转移酶(acetyltransferases,AAC)(acetyltransferases,AAC)；n腺苷转移酶腺苷转移酶(adenylytransferases,ANT)(adenylytransferases,ANT)；n磷酸转移酶磷酸转移酶(phosphotransferases,APH)(phosphotransferases,APH)n对进入胞内的活性分子进行修饰使之失去对进入胞内的活性分子进行修饰使之失去生物活性。生物活性。一、钝化酶介导的耐药机制一、钝化酶介导的耐药机制（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性n在这类耐药菌中，编码这些钝化酶的耐药在这类耐药菌中，编码这些钝化酶的耐药基因通常是由质粒携带且其中很多与转座基因通常是由质粒携带且其中很多与转座子相连，加速了这些耐药基因在种间的传子相连，加速了这些耐药基因在种间的传递。递。一、钝化酶介导的耐药机制一、钝化酶介导的耐药机制（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性（一）氨基糖苷类抗生素钝化酶的生物学特性n对这些钝化酶所用的符号定义如下：对这些钝化酶所用的符号定义如下：AACAAC（酰基转移酶）、（酰基转移酶）、ANTANT（核苷酸或腺苷酸转移酶）、（核苷酸或腺苷酸转移酶）、APHAPH（磷酸转移酶）为酶（磷酸转移酶）为酶修饰的类型；修饰的类型；n(1)(1)、(3)(3)、(6)(6)、(9)(9)、(2(2)、(3(3)、(4(4)、(6(6)、(2(2)和和(3(3)表示酶的作用位点；表示酶的作用位点；I I、IIII、IIIIII、IVIV和和V V表示独特的耐药模式；表示独特的耐药模式；a a、b b、c c为独特的蛋白类型；为独特的蛋白类型；n因此，因此，AAC(6AAC(6)-Ia)-Ia和和AAC(6AAC(6)-Ib)-Ib表示二种具有不同蛋白表示二种具有不同蛋白特性的同一种酶，其催化同一反应；特性的同一种酶，其催化同一反应；n编码这些酶的基因用相应的符号，如编码这些酶的基因用相应的符号，如aac(6aac(6)-)-Ia Ia 和和aac(6aac(6)-Ib)-Ib分别编码能够催化同一反应的两种酶蛋白的分别编码能够催化同一反应的两种酶蛋白的基因。基因。链霉素链霉素 大观霉素大观霉素（二）氨基糖苷类抗生素的同源性和其他一些特性二）氨基糖苷类抗生素的同源性和其他一些特性 1 1）APHAPH亚类，它包括所有已知的亚类，它包括所有已知的3 3磷酸化酶；磷酸化酶；2 2）AAC(6AAC(6)-I)-Ib b、AAC(6AAC(6)-II)-IIa a、AAC(6AAC(6)-II)-IIb b和和AAC(6AAC(6)-APH(2)-APH(2)双功能蛋白的双功能蛋白的AAC(6AAC(6)部分；部分；3 3）ANT(9)ANT(9)和和ANT(3ANT(3)两种修饰两种修饰SmSm的酶；的酶；4 4）AAC(AAC()-I)-Ia a和和AAC(AAC()-I)-Ib b；5 5）APH(6)-IAPH(6)-I；6 6）AAC(6AAC(6)-Ic)-Ic、AAC(6AAC(6)-Id)-Id、AAC(6AAC(6)-I)-If f和嘌呤霉素酰基转移酶（和嘌呤霉素酰基转移酶（PUATPUAT）；）；7 7）AAC(AAC()酶。酶。一一些些抗抗生生素素产产生生菌菌对对自自身身产产物物耐耐受受的的机机制制 产生菌产生菌产物产物耐受机制耐受机制弗氏链霉菌弗氏链霉菌新霉素新霉素APH(3)，AAC(3)龟龟裂裂链链霉霉菌菌巴巴龙龙霉霉素素产生菌产生菌巴龙霉素巴龙霉素APH(3)，AAC(3)淡紫青链霉菌淡紫青链霉菌青紫霉素青紫霉素APH(3)，AAC(3)核糖苷核糖苷 链霉菌链霉菌核糖霉素核糖霉素APH(3)，AAC(3)环状芽孢杆菌环状芽孢杆菌丁酰苷菌素丁酰苷菌素APH(3)，AAC(3)卡那霉素链霉菌卡那霉素链霉菌卡那霉素卡那霉素AAC(6)黑暗链霉菌黑暗链霉菌暗霉素复合物暗霉素复合物AAC(6)，AAC(2)灰色链霉菌灰色链霉菌链霉素链霉素SPH(6)，SPH(3)吸吸水水链链霉霉菌菌NRRL2387潮霉素潮霉素BHPH白黑链霉菌白黑链霉菌嘌呤霉素嘌呤霉素PAC石榴链霉菌石榴链霉菌紫霉素紫霉素VPH缠绕链霉菌缠绕链霉菌卷曲霉素卷曲霉素CPH,CAC链霉菌链霉菌V-13-1链丝菌素链丝菌素STAT诺尔丝链霉菌诺尔丝链霉菌诺尔丝菌素诺尔丝菌素NAT吸水链霉菌吸水链霉菌ATCC21705双丙磷双丙磷DPAT(PAT)Streptovericillium sp.JCM4673杀假丝菌素杀假丝菌素S酰基转移酶酰基转移酶轮丝浅绿链霉菌轮丝浅绿链霉菌博莱霉素博莱霉素酰基转移酶酰基转移酶春日链霉菌春日链霉菌春日霉素春日霉素酰基转移酶酰基转移酶委内瑞拉链霉菌委内瑞拉链霉菌氯霉素氯霉素水解酶水解酶红霉素链霉菌红霉素链霉菌红霉素红霉素核糖体被甲基化核糖体被甲基化弗氏链霉菌弗氏链霉菌磷霉素磷霉素谷光甘肽附加物（？）谷光甘肽附加物（？）刺孢小单孢刺孢小单孢庆大霉素庆大霉素核糖体发生变异核糖体发生变异抗生链霉菌抗生链霉菌夹竹桃霉素夹竹桃霉素葡基转移酶葡基转移酶 鬼裂链霉菌鬼裂链霉菌四环素四环素主动转运系统主动转运系统黑暗链霉菌黑暗链霉菌妥普霉素妥普霉素酰酰基基转转移移酶酶，核核糖糖体体变变异异一一些些抗抗生生素素产产生生菌菌对对自自身身产产物物耐耐受受的的机机制制 二、氨基糖苷类抗生素作用靶位二、氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核蛋白发生变异的耐药机制核蛋白发生变异的耐药机制 研究证实链霉素的作用靶位是在细菌的核体研究证实链霉素的作用靶位是在细菌的核体上，它的抗菌作用是通过使上，它的抗菌作用是通过使tRNAtRNA阅读错误阅读错误来实现的。来实现的。氨基糖苷类抗生素作用靶位氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核核蛋白发生变异的耐药机制蛋白发生变异的耐药机制 临床分离的许多细菌对氨基糖苷类抗生素临床分离的许多细菌对氨基糖苷类抗生素产生抗性，主要通过如上所述的各种钝化产生抗性，主要通过如上所述的各种钝化酶对抗生素的修饰作用来实现的，酶对抗生素的修饰作用来实现的，而至今而至今对链霉素抗性的结核分枝杆菌的研究还未对链霉素抗性的结核分枝杆菌的研究还未发现有这种耐药机制。发现有这种耐药机制。氨基糖苷类抗生素作用靶位氨基糖苷类抗生素作用靶位16SrRNA16SrRNA和和S16S16核核蛋白发生变异的耐药机制蛋白发生变异的耐药机制 这种细菌对链霉素的抗性是由于链霉素的这种细菌对链霉素的抗性是由于链霉素的作用靶位作用靶位16SrRNA16SrRNA的某些碱基发生了突变的某些碱基发生了突变（编码该核糖体的基因为（编码该核糖体的基因为rrsrrs），或是与核），或是与核糖体结合的糖体结合的核蛋白核蛋白S16S16（该蛋白起到稳定核（该蛋白起到稳定核糖体三维结构的作用）的某些氨基酸发生糖体三维结构的作用）的某些氨基酸发生了突变所致（编码该蛋白的基因为了突变所致（编码该蛋白的基因为rpsLrpsL）。）。大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌16S rRNA16S rRNA的二级结构模型以及对链霉素产生抗性的结的二级结构模型以及对链霉素产生抗性的结核分枝杆菌和大肠艾希氏菌的核糖体碱基发生突变的位点核分枝杆菌和大肠艾希氏菌的核糖体碱基发生突变的位点 对链对链霉素霉素敏感敏感的和的和具有具有抗性抗性的结的结核分核分枝杆枝杆菌的菌的遗传遗传特性特性比较比较 菌株菌株基因型基因型表型表型对链霉素的对链霉素的MIC(mg/L)敏敏感感性性a突变突变类型类型取代位点取代位点加加Tween不加不加Tween2742/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02744/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02529/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.02082/95Sms野生型野生型野生型野生型1.02.00.51.04649/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0004513/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0005141/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,0003626/83SmrrpsL43-LysArg1,0001,00011966/89SmrrpsL88-LysArg2505002505003555/83SmrrpsL88-LysArg5001,000250500K8/94SmrrpsL88-LysArg1,0001,000K11/94SmrrpsL88-LysArg1,0001,0004362/83Smrrrs523-ACb5025025505127/85Smrrrs523-ACb2505002550K4/94Smrrrs523-ACb5025012.5253976/83Smrrrs522-ATb5025012.5253601/84Smrrrs526-ATb502502550K3/94Smrrrs526-ATb25050025503564/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.03660/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.03694/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.04931/83Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.04308/95Smr野生型野生型野生型野生型25502.06.0从表6-4的研究结果可知，对链霉素具有抗性的结核分枝杆菌具有以下三种遗传特性 对链对链霉素霉素敏感敏感的和的和具有具有抗性抗性的结的结核分核分枝杆枝杆菌的菌的遗传遗传特性特性比较比较 从表中研究结果可知，对链霉素具有抗性的结核分枝杆菌具有以下三种遗传特性：n由于编码由于编码S16S16核蛋白的基因核蛋白的基因rpsLrpsL发生了突变，从而发生了突变，从而使该蛋白的使该蛋白的4343位和位和8888位的赖氨酸变成了精氨酸。位的赖氨酸变成了精氨酸。结核分枝杆菌的这种突变使其对链霉菌的抗性增结核分枝杆菌的这种突变使其对链霉菌的抗性增加了加了25025010001000倍以上；倍以上；n由于编码由于编码16SrRNA16SrRNA的基因的基因rrsrrs发生了突变，使其发生了突变，使其523523位的位的A A变成了变成了C C；使；使522522位和位和526526位的位的C C变成了变成了T T。结。结核分枝杆菌的这种突变使其对链霉素的抗性增加核分枝杆菌的这种突变使其对链霉素的抗性增加了了5050250250倍。倍。从表中研究结果可知，对链霉素具有抗性的结核分枝杆菌具有以下三种遗传特性：第第三三种种耐耐药药菌菌的的遗遗传传特特性性还还不不甚甚了了解解，它它们们对对链链霉素的耐药程度增加了霉素的耐药程度增加了25255050倍；倍；另另外外，用用细细胞胞膜膜活活性性剂剂Tween80Tween80来来试试验验细细菌菌对对药药物物的的细细胞胞通通透透性性发发现现：对对敏敏感感菌菌和和rpsLrpsL突突变变耐耐药药菌基本无效；对菌基本无效；对rrsrrs突变耐药菌有一定的效果；突变耐药菌有一定的效果；但但对对上上述述第第三三种种耐耐药药菌菌的的效效果果最最为为明明显显，说说明明这这种耐药菌的耐药机制可能与细胞膜的渗透性有关。种耐药菌的耐药机制可能与细胞膜的渗透性有关。表表6-6由于编码由于编码16SrRNA的基因发生突变而引起对链霉素抗性的各种耐药菌的遗传特性的基因发生突变而引起对链霉素抗性的各种耐药菌的遗传特性各种菌株各种菌株 顺序（顺序（5 53 3）Chlamydomonas reinhardtiiChlamydomonas reinhardtii野生型野生型 5 5ATGGAGAGTTTGATCCTGATGGAGAGTTTGATCCTG2222 sr sru usm3sm3 G G 大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌野生型野生型 4 4TTGAAGAGTTTGATCATGTTGAAGAGTTTGATCATG2121C.reinhardtiiC.reinhardtii野生型野生型 467467TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA484484 sr-u-sr-u-2-602-60 C C Chlamydomonas eugamctosChlamydomonas eugamctos野生型野生型 TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA突变株突变株 C C Nicotiana tabacumNicotiana tabacum野生型野生型 463463TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA480480突变株突变株 T T 结核分枝杆菌结核分枝杆菌野生型野生型 506506TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA523523突变株突变株 C C 突变株突变株 T T 突变株突变株 T T 突变株突变株 T T 大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌野生型野生型 516516TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA535535结核分枝杆菌结核分枝杆菌野生型野生型 483483AGAAGAAGCCSACCGGCCAAAGAAGAAGCCSACCGGCCAA497497突变株突变株 T T 大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌野生型野生型 493493AGAAGAAGCACCGGCTAAAGAAGAAGCACCGGCTAA507507C.teinhardtiiC.teinhardtii野生型野生型 849849TGAAACTCAAAGGAATTGTGAAACTCAAAGGAATTG866866sr-usr-u-2-23 -2-23 T T sr-u-smsr-u-sm5 5 C C sr-u-sm-sr-u-sm-3 3a a G G N.tabacumN.tabacum野生型野生型 853853TGAAACTCAAAGGAATTGTGAAACTCAAAGGAATTG870870突变株突变株 A A Euglena gracilisEuglena gracilis野生型野生型 869869TGAAACTCAAAGGATTTGTGAAACTCAAAGGATTTG886886突变株突变株 T T 结核分枝杆菌结核分枝杆菌野生型野生型 896896TAAAACTCAAAGGAATTGTAAAACTCAAAGGAATTG915915突变株突变株 G G 大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌野生型野生型 905905TAAAACTCAAATGAATTGTAAAACTCAAATGAATTG924924从不从不同国同国家和家和地区地区分离分离的对的对链霉链霉素敏素敏感的感的和耐和耐受的受的结核结核分枝分枝杆菌杆菌的遗的遗传特传特性性 来源来源菌株数菌株数耐受耐受菌株菌株数数突变菌株数突变菌株数a突变位点突变位点 rpsLb rrscrpsL位点位点rrs位点位点亚洲亚洲香港香港菲律宾菲律宾日本日本越南越南10310110811041NDd02ND9,4343,8888,93876,904非洲（卢旺达）非洲（卢旺达）141100欧洲（比利时）欧洲（比利时）1000中东（也门）中东（也门）651143906北美北美纽约纽约得克萨斯得克萨斯61274363403243491,512,798,513,516南美（秘鲁）南美（秘鲁）631ND43总数总数13978428第四节第四节 具有抗耐药菌作用的新的具有抗耐药菌作用的新的氨基糖苷类抗生素的研究开发氨基糖苷类抗生素的研究开发具有抗耐药菌作用的新的具有抗耐药菌作用的新的氨基糖苷类抗生素的研究开发氨基糖苷类抗生素的研究开发n到目前为止，研究开发具有抗产酶耐药菌到目前为止，研究开发具有抗产酶耐药菌作用的新的氨基糖苷类抗生素的最有效的作用的新的氨基糖苷类抗生素的最有效的方法是应用药物化学方法，即根据构效关方法是应用药物化学方法，即根据构效关系，在已知结构上进行各种化学修饰系，在已知结构上进行各种化学修饰;n而根据氨基糖苷类抗生素钝化酶的特性，而根据氨基糖苷类抗生素钝化酶的特性，来设计开发全新的氨基糖苷类抗生素尚未来设计开发全新的氨基糖苷类抗生素尚未取得实质性的进展。取得实质性的进展。具有抗耐药菌作用的新的具有抗