第6章氨基糖苷类抗生素.ppt

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、、JI——20A/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 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—N—(2-DOS)1—N—(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BCH3HH HNH2Sporaricin  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 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 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-mRNA-tRNAtRNA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6.6Å，，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，6′6′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，2″2″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，4″4″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 16S rRNArRNA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6′6′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(AAC2′2′-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 ( (garosaminegarosamine) ) 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 G－－418418）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3′3′和和4′4′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3′3′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；n4′4′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( (acetyltransferasesacetyltransferases, AAC), AAC)；；n腺苷转移酶腺苷转移酶( (adenylytransferasesadenylytransferases, ANT), ANT)；；n磷酸转移酶磷酸转移酶( (phosphotransferasesphosphotransferases, APH), 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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(6’)-IaAAC(6’)-Ia和和AAC(6’)-IbAAC(6’)-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(6’)-aac(6’)- IaIa 和和aac(6’)-Ibaac(6’)-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(6’)-IAAC(6’)-Ib b、、AAC(6’)-IIAAC(6’)-IIa a、、AAC(6’)-IIAAC(6’)-IIb b和和AAC(6’)-APH(2’’)AAC(6’)-APH(2’’)双功能蛋白的双功能蛋白的AAC(6’)AAC(6’)部分；部分；3 3））ANT(9)ANT(9)和和ANT(3’’)ANT(3’’)两种修饰两种修饰SmSm的酶；的酶；4 4））AAC(AAC(３３)-)-I Ia a和和AAC(AAC(３３)-)-I Ib b；；5 5））APH(6)-IAPH(6)-I；；6 6））AAC(6’)-IcAAC(6’)-Ic、、AAC(6’)-IdAAC(6’)-Id、、 AAC(6’)-IAAC(6’)-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(３３) )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 16S rRNArRNA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1.0~2.00.5~1.02744/95Sms野生型野生型野生型野生型1.0~2.00.5~1.02529/95Sms野生型野生型野生型野生型1.0~2.00.5~1.02082/95Sms野生型野生型野生型野生型1.0~2.00.5~1.04649/83SmrrpsL43-Lys →Arg>1,000>1,0004513/83SmrrpsL43-Lys →Arg>1,000>1,0005141/83SmrrpsL43-Lys →Arg>1,000>1,0003626/83SmrrpsL43-Lys →Arg>1,000>1,00011966/89SmrrpsL88-Lys →Arg250~500250~5003555/83SmrrpsL88-Lys →Arg500~1,000250~500K8/94SmrrpsL88-Lys →Arg>1,000>1,000K11/94SmrrpsL88-Lys →Arg>1,000>1,0004362/83Smrrrs523-A →Cb50~25025~505127/85Smrrrs523-A →Cb250~50025~50K4/94Smrrrs523-A →Cb50~25012.5~253976/83Smrrrs522-A →Tb50~25012.5~253601/84Smrrrs526-A →Tb50~25025~50K3/94Smrrrs526-A →Tb250~50025~503564/83Smr野生型野生型野生型野生型25~502.0~6.03660/83Smr野生型野生型野生型野生型25~502.0~6.03694/83Smr野生型野生型野生型野生型25~502.0~6.04931/83Smr野生型野生型野生型野生型25~502.0~6.04308/95Smr野生型野生型野生型野生型25~502.0~6.0 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250250～～10001000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5050～～250250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2525～～5050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  由于由于编码编码16SrRNA的基因的基因发发生突生突变变而引起而引起对链对链霉素抗性的各种耐霉素抗性的各种耐药药菌的菌的遗传遗传特性特性各种菌株各种菌株 顺序（顺序（5’5’——3’3’））ChlamydomonasChlamydomonas reinhardtiireinhardtii野生型野生型 5 5－－ATGGAGAGTTTGATCCTGATGGAGAGTTTGATCCTG－－2222 srsr－－u u－－sm3sm3 ·· ·· ·· ·· ·· G G·· ·· ·· ·· ·· ··大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌野生型野生型 4 4－－TTGAAGAGTTTGATCATGTTGAAGAGTTTGATCATG－－2121C.reinhardtiiC.reinhardtii野生型野生型 467467－－TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA－－484484 sr-u- sr-u-2-602-60 ·· ·· ·· ·· ·· C C·· ·· ·· ·· ·· ·· ··ChlamydomonasChlamydomonas eugamctoseugamctos野生型野生型 TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA突变株突变株 ·· ·· ·· C C·· ·· ·· ·· ·· ··NicotianaNicotiana tabacumtabacum野生型野生型 463463－－TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA－－480480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 506506－－TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA－－523523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 516516－－TGCCAGCAGCCGCGGTAATGCCAGCAGCCGCGGTAA－－535535结核分枝杆菌结核分枝杆菌野生型野生型 483483－－AGAAGAAGCCSACCGGCCAAAGAAGAAGCCSACCGGCCAA－－497497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 493493－－AGAAGAAGCACCGGCTAAAGAAGAAGCACCGGCTAA－－507507C.teinhardtiiC.teinhardtii野生型野生型 849849－－TGAAACTCAAAGGAATTGTGAAACTCAAAGGAATTG－－866866sr-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 853853－－TGAAACTCAAAGGAATTGTGAAACTCAAAGGAATTG－－870870突变株突变株 ·· ·· ·· ·· ·· A A·· ·· ·· ·· ·· ·· ··Euglena Euglena gracilisgracilis野生型野生型 869869－－TGAAACTCAAAGGATTTGTGAAACTCAAAGGATTTG－－886886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 896896－－TAAAACTCAAAGGAATTGTAAAACTCAAAGGAATTG－－915915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 905905－－TAAAACTCAAATGAATTGTAAAACTCAAATGAATTG－－924924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 103101 1081 1041 NDd02ND 9,43 43,8888,93   876,904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 6127 436 340 32 43 491,512,798,513,516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应用化学修饰的方法对那些易被各种钝化应用化学修饰的方法对那些易被各种钝化酶作用的位点进行结构改造，能够得到一酶作用的位点进行结构改造，能够得到一系列非常有效的新的氨基糖苷类抗生素系列非常有效的新的氨基糖苷类抗生素;n结构修饰的位点可以是专一性酶作用的位结构修饰的位点可以是专一性酶作用的位点，也可以是多酶作用的位点点，也可以是多酶作用的位点一、对钝化酶作用位点进行结构修饰一、对钝化酶作用位点进行结构修饰（一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 对磷酸转移酶作用位点的结构修饰工作主对磷酸转移酶作用位点的结构修饰工作主要由要由UmezawaUmezawa领导的科研小组于领导的科研小组于6060年代至年代至7070年代早期开始，他们主要是设法保护卡那年代早期开始，他们主要是设法保护卡那霉素免遭霉素免遭APHAPH，，特别是当时非常严重的特别是当时非常严重的APH(3’)APH(3’)对这一抗生素的钝化作用对这一抗生素的钝化作用 一、对钝化酶作用位点进行结构修饰一、对钝化酶作用位点进行结构修饰（一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 由此开发获得了与妥布霉素性质相似的由此开发获得了与妥布霉素性质相似的3’-3’-脱氧脱氧卡那霉素，以及同时可以免遭卡那霉素，以及同时可以免遭APH(3’)APH(3’)和和ANT(4’)ANT(4’)作用的作用的3’,4’-3’,4’-双脱氧卡那霉素双脱氧卡那霉素B B（（地贝地贝卡星）卡星）; ; 后者的保护作用同样存在于天然的庆大霉素后者的保护作用同样存在于天然的庆大霉素C C和西和西梭米星以及西梭米星衍生物奈替米星的分子结构梭米星以及西梭米星衍生物奈替米星的分子结构中。

中 一、对钝化酶作用位点进行结构修饰一、对钝化酶作用位点进行结构修饰（一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 尽尽管管3’-3’-脱脱氧氧氨氨基基糖糖苷苷可可以以免免遭遭磷磷酸酸化化，，但但也也只只能能起起到到部部分分的的作作用用，，因因为为AHP(3)AHP(3)酶酶中中的的APH(3’)-IAPH(3’)-I酶酶虽虽然然没没有有合合适适的的底底物物，，但但也也能能够够牢牢固固地地与与这这些些3’-3’-脱脱氧氧氨氨基基糖糖苷苷分子结合，从而产生耐药性表型分子结合，从而产生耐药性表型（二）酰基转移酶（二）酰基转移酶 在酰基转移酶中，最令人们重视的是在酰基转移酶中，最令人们重视的是6’-N6’-N酰酰基转移酶，特别是基转移酶，特别是AAC(6’)- IAAC(6’)- I，，因为这些酶因为这些酶不仅能够修饰天然的卡那霉素和妥布霉素，不仅能够修饰天然的卡那霉素和妥布霉素，也同样能够修饰也同样能够修饰1-N1-N取代的衍生物如阿米卡星取代的衍生物如阿米卡星和奈替米星和奈替米星（二）酰基转移酶（二）酰基转移酶n临床使用的庆大霉素似乎对临床使用的庆大霉素似乎对AAC(6’)- IAAC(6’)- I是有抗性的，因是有抗性的，因为其中含有约三分之一的庆大霉素为其中含有约三分之一的庆大霉素C1;C1;n确实，由于庆大霉素确实，由于庆大霉素C1 C1 分子的分子的N-6’N-6’含有甲基（同样在含有甲基（同样在C-C-6’6’也含有甲基）从而对也含有甲基）从而对AAC(6’)AAC(6’)不敏感不敏感; ;n相模湾霉素和庆大霉素相模湾霉素和庆大霉素C2bC2b由于都在由于都在N-6’N-6’甲基化而对甲基化而对AAC(6’) AAC(6’) 也不敏感也不敏感; ;n针对其它酰基转移酶如针对其它酰基转移酶如AAC(2’)AAC(2’)和和AAC(3)AAC(3)的化学修饰工作的化学修饰工作进行的不多，也没有进入临床应用的产品。

进行的不多，也没有进入临床应用的产品（三）（三）1-N-1-N-取代的衍生物取代的衍生物 用短链氨酰基或烷基来取代用短链氨酰基或烷基来取代N-1N-1氨基的化学修饰氨基的化学修饰工作取得了很大的成功工作取得了很大的成功; ; 这一研究思路受到天然产物这一研究思路受到天然产物丁酰苷菌素丁酰苷菌素（（butirosinsbutirosins））的启发的启发; ; 该抗生素由于在该抗生素由于在N-1N-1含有氨酰基而对很多钝化酶含有氨酰基而对很多钝化酶产生抗性产生抗性 （三）（三）1-N-1-N-取代的衍生物取代的衍生物 尽管丁酰苷菌素本身没有应用于临床，但由尽管丁酰苷菌素本身没有应用于临床，但由此而开发获得了具有临床应用价值的此而开发获得了具有临床应用价值的阿米卡阿米卡星星{1-N-[{1-N-[（（S S））-4--4-氨基氨基-2--2-羟丁酰基羟丁酰基]-]-卡那霉卡那霉素素A }A }、、 异帕米星异帕米星{1-N-[(S)-4-{1-N-[(S)-4-氨基氨基-2--2-羟丙酰基羟丙酰基]-]-庆庆大霉素大霉素B};B}; 阿贝卡星阿贝卡星{1-N-[(S)-4-{1-N-[(S)-4-氨基氨基-2--2-羟丁酰基羟丁酰基]-]-3’,4’-3’,4’-双脱氧卡那霉素双脱氧卡那霉素B}B}。

依替依替米星、米星、奈替奈替米星米星及其及其母体母体庆大庆大霉素霉素C1a和西和西梭米梭米星星            阿米卡星阿米卡星阿贝卡星阿贝卡星                           地贝卡星地贝卡星 异帕米星异帕米星 （四）制备改变手性结构的衍生物（四）制备改变手性结构的衍生物n通过改变受钝化酶作用的手性碳分子的结构，可通过改变受钝化酶作用的手性碳分子的结构，可能会对这类酶产生抗性；能会对这类酶产生抗性；n对西梭霉素类抗生素的对西梭霉素类抗生素的5-OH5-OH从平伏键改变为竖键从平伏键改变为竖键即为即为表西梭霉素表西梭霉素，其对，其对ANT(2’’)ANT(2’’)、、AAC(2’)AAC(2’)和和AAC(3)AAC(3)都产生抗性；都产生抗性；n其原因可能是其原因可能是5-5-位羟基位置的改变使甙元位羟基位置的改变使甙元4-C4-C和和6-6-C C上糖基的旋转自由度更大；上糖基的旋转自由度更大；n这一研究思路在阿米卡星和阿贝卡星的分子中也这一研究思路在阿米卡星和阿贝卡星的分子中也进行了尝试，但至今还未曾得到临床应用的改变进行了尝试，但至今还未曾得到临床应用的改变手性特征的药物。

手性特征的药物 （五）（五）1-C1-C取代衍生物取代衍生物n在在2-2-脱氧链霉胺脱氧链霉胺C-1C-1位进行了一系列的侧链位进行了一系列的侧链取代工作，最为有效的是对庆大霉素取代工作，最为有效的是对庆大霉素C1C1中中的的C-1C-1位的羟甲基取代所获得的位的羟甲基取代所获得的S87351S87351，它，它能够免遭所有临床上对庆大霉素产生耐药能够免遭所有临床上对庆大霉素产生耐药的耐药菌钝化酶的作用；的耐药菌钝化酶的作用；n但令人难以解释的是，同样对卡那霉素的但令人难以解释的是，同样对卡那霉素的C-1C-1位结构修饰并不能得到同样的结果位结构修饰并不能得到同样的结果（六）卤代衍生物（六）卤代衍生物n对氨基糖苷类抗生素进行卤代修饰的目的不仅在对氨基糖苷类抗生素进行卤代修饰的目的不仅在于试图避免钝化酶的作用，同时也能起到由于卤于试图避免钝化酶的作用，同时也能起到由于卤素的吸电子特性而保护邻近基团；素的吸电子特性而保护邻近基团；n对卡那霉素对卡那霉素2-2-脱氧链霉胺中脱氧链霉胺中5 5位进行单氟或双氟原位进行单氟或双氟原子的取代试验表明，它能够完全免遭子的取代试验表明，它能够完全免遭ANT(2’’)ANT(2’’)和和APH(3’)APH(3’)的作用，以及部分免遭的作用，以及部分免遭AAC(2’)AAC(2’)的作的作用；用；n将氯原子引入卡那霉素将氯原子引入卡那霉素A A分子中的分子中的3’3’和和6’’6’’位以位以及阿米卡星分子中的及阿米卡星分子中的6’’6’’位，尽管得到的位，尽管得到的3’-3’-脱脱氧氧-3’--3’-氯卡那霉素能够免遭细菌钝化酶的作用，氯卡那霉素能够免遭细菌钝化酶的作用，但对敏感菌的活性仅为但对敏感菌的活性仅为3’-3’-脱氧脱氧-3’--3’-氟卡那霉素氟卡那霉素的六分之一，因此，终止了进一步的研究。

的六分之一，因此，终止了进一步的研究（七）其它衍生物（七）其它衍生物n曾在卡那霉素的糖基上用氧原子来取代曾在卡那霉素的糖基上用氧原子来取代C-C-3’3’内环形成双恶唑（内环形成双恶唑（dioxanedioxane），其构像），其构像发生了很大的变化，且由于发生了很大的变化，且由于3’-OH3’-OH的脱去的脱去降低了分子中这部分结构的极性，从而降降低了分子中这部分结构的极性，从而降低了对钝化酶的敏感性，但可惜的是同时低了对钝化酶的敏感性，但可惜的是同时也大大地降低了其抗菌活性也大大地降低了其抗菌活性 二、应用酶学方法研究开发新的氨基糖苷类抗生素二、应用酶学方法研究开发新的氨基糖苷类抗生素（一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 第一种策略第一种策略为如图为如图A A所示将卡那霉素所示将卡那霉素A A或新霉素或新霉素1 1、、6’6’或或3’’3’’位的氨基脱去位的氨基脱去，事实表明，事实表明APH(3’)-APH(3’)-IIaIIa对对1-1-脱氧卡那霉素脱氧卡那霉素A A的催化常数和的催化常数和APH(3’)-APH(3’)-IaIa对新霉素的催化常数分别降低对新霉素的催化常数分别降低10104 4和和10106 6，但可，但可惜的是这些脱氨基衍生物的抗菌活性大大地下惜的是这些脱氨基衍生物的抗菌活性大大地下降，因而没有开发价值。

降，因而没有开发价值 （一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 第二种策略为第二种策略为如图如图B B所示开发所示开发APH(3’)APH(3’)酶自杀酶自杀性底物性底物已经应用这种策略制备了已经应用这种策略制备了2-2-硝基卡硝基卡那霉素那霉素B B和和2-2-硝基新霉素衍生物，同样可惜的硝基新霉素衍生物，同样可惜的是虽然这些衍生物是很好的是虽然这些衍生物是很好的APH(3’)APH(3’)酶的自酶的自杀性底物，但其抗菌活性也大为降低杀性底物，但其抗菌活性也大为降低 （一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 第三种策略为第三种策略为如图如图C所示，根据磷酸基转移所示，根据磷酸基转移过程中形成过度态中间体的原理，设计一过程中形成过度态中间体的原理，设计一种种抗生素的结构类似物抗生素的结构类似物，其在磷酸基转移，其在磷酸基转移过程中形成的过度态中间体不能像母体抗过程中形成的过度态中间体不能像母体抗生素那样能够转化成为被钝化酶作用的产生素那样能够转化成为被钝化酶作用的产物，即这种结构类似物物，即这种结构类似物起着酶抑制剂的作起着酶抑制剂的作用用（一）磷酸转移酶（一）磷酸转移酶 第四种策略第四种策略为如图为如图D D所示，其原理是根据对所示，其原理是根据对酶结晶三维结构的酶结晶三维结构的X-X-衍射结果来寻找各种衍射结果来寻找各种酶抑制剂。

酶抑制剂 几种克服或免遭几种克服或免遭APH(3APH(3’) )酶钝化酶钝化氨基糖苷类抗生素的有效策略氨基糖苷类抗生素的有效策略  （二）核苷酰转移酶（二）核苷酰转移酶 在对这类酶的研究中，在对这类酶的研究中，ANT(2’’)-IANT(2’’)-I和和ANT(4’)-IANT(4’)-I酶的研究最为深入，因为在临床上，酶的研究最为深入，因为在临床上，前一种酶钝化庆大霉素和妥布霉素，后一种酶钝前一种酶钝化庆大霉素和妥布霉素，后一种酶钝化妥布霉素、阿米卡星、异帕米星以及其它所有化妥布霉素、阿米卡星、异帕米星以及其它所有含含4’’-4’’-羟基的氨基糖苷类抗生素羟基的氨基糖苷类抗生素; ; ANT(2’’)-I ANT(2’’)-I酶的反应机理比较复杂，除了酶对酶的反应机理比较复杂，除了酶对底物的识别外，还起码包括底物的识别外，还起码包括8 8步反应过程，因此，步反应过程，因此，比较难以设计相应的酶抑制剂比较难以设计相应的酶抑制剂  （二）核苷酰转移酶（二）核苷酰转移酶 但是，如上所述的但是，如上所述的1-N烷基或烷基或1-N酰基衍生物对这种酶酰基衍生物对这种酶还是有效果的还是有效果的; ; 另外，在一系列的氨基糖苷类抗生素中可以发现：其抗另外，在一系列的氨基糖苷类抗生素中可以发现：其抗菌活性与对菌活性与对ANT(2’’)-I酶核苷酰化的敏感性具有惊人的酶核苷酰化的敏感性具有惊人的平行关系，即这两种特性都很大程度上依赖于糖环上氨平行关系，即这两种特性都很大程度上依赖于糖环上氨基的数目和位置基的数目和位置（（2’,6’-脱氨基脱氨基->6’-氨基氨基->2’-氨基氨基->脱脱氨基的糖）氨基的糖），以及如果同样的糖环上没有被羟基化，则，以及如果同样的糖环上没有被羟基化，则这两种特性能够被加强（庆大霉素这两种特性能够被加强（庆大霉素C由于在相应的糖环由于在相应的糖环上没有被羟基化，因此它比卡那霉素要好，但同样它是上没有被羟基化，因此它比卡那霉素要好，但同样它是一个比卡那霉素更好的一个比卡那霉素更好的ANT(2’’)-I酶的底物）。

酶的底物）  （二）核苷酰转移酶（二）核苷酰转移酶    对对ANT(4’)-IANT(4’)-I酶酶的的研研究究表表明明：：其其酶酶分分子子中中的的145145位位谷谷氨氨酸酸是是活活性性部部位位，，因因此此，，如如何何设设计计这这种种氨氨基基酸酸的的专专一一性性抑抑制制剂剂，，有有望望得得到到能能够够克克服服ANT(4’)-IANT(4’)-I酶酶作作用用的的新新的的氨氨基基糖糖苷类药物苷类药物三、基于核糖体结构的新药设计三、基于核糖体结构的新药设计n由于细菌核糖体结构的阐明， 加之一系列氨基糖苷类抗生素和核糖体的复合物的结构也已有报道， 使能以30S核糖体特别是A位点作为抗生素作用的靶位，进而有可能筛选和设计化合物，使之能有效地结合于细菌30S核糖体的A位点上，从而发现新的抗生素；n与传统的通过观察抑菌圈形成的新药筛选方法相比，可以简化目标靶位从整个细菌到30S核糖体，甚至可进一步精简到可模拟A位点的寡聚核苷酸分子 三、基于核糖体结构的新药设计三、基于核糖体结构的新药设计n已有报道，以新霉胺（已有报道，以新霉胺（neamineneamine）为母核合成一系）为母核合成一系列二聚物，通过筛选能最有效与寡聚列二聚物，通过筛选能最有效与寡聚RNA RNA （模拟（模拟A A位点）的化合物，结果发现有两种化合物有较高位点）的化合物，结果发现有两种化合物有较高的抗菌活性且对的抗菌活性且对MRSAMRSA有效；有效；n此外，以新霉胺结合于细菌此外，以新霉胺结合于细菌RNA ARNA A位点的结构为模位点的结构为模型，设计了数种化合物，这些化合物均以型，设计了数种化合物，这些化合物均以rRNArRNA为为靶位，结果发现有几种化合物对数种含钝化酶的靶位，结果发现有几种化合物对数种含钝化酶的细菌有着较低的细菌有着较低的MICMIC值。

值 三、基于核糖体结构的新药设计三、基于核糖体结构的新药设计n已有研究报道，以核糖体已有研究报道，以核糖体RNARNA的结构为靶位，的结构为靶位，2-2-DOSDOS为基础，设计出一系列新型的含非典型脱氧链为基础，设计出一系列新型的含非典型脱氧链酶胺结构的衍生物，并研究它们的构效关系；虽酶胺结构的衍生物，并研究它们的构效关系；虽然未获得高活性的化合物，但为今后的研究打下然未获得高活性的化合物，但为今后的研究打下了基础；了基础；n同时由于数种同时由于数种AGsAGs钝化酶的晶体结构也已被报道，钝化酶的晶体结构也已被报道，还可以通过比较核糖体和钝化酶对还可以通过比较核糖体和钝化酶对AGsAGs的结合位点，的结合位点，以便设计出能结合于核糖体但不能与钝化酶结合以便设计出能结合于核糖体但不能与钝化酶结合的新化合物的新化合物 第四节第四节 应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育 抗生素产生菌对自身产物产生抗性的抗生素产生菌对自身产物产生抗性的机制与一般病原菌产生抗性的机制一机制与一般病原菌产生抗性的机制一样，一个重要的原因是由于其作用靶样，一个重要的原因是由于其作用靶位核糖体或核蛋白发生变异所致位核糖体或核蛋白发生变异所致. . 抗生素产生菌抗生素产生菌  耐药基因耐药基因  耐药特性耐药特性RNA甲基化部位甲基化部位被甲基化的残基被甲基化的残基远青链霉菌远青链霉菌tsr硫链丝菌素硫链丝菌素23S;1067Am红霉素链霉菌红霉素链霉菌ermEMLS23S;2058m26A弗氏链霉菌弗氏链霉菌tlrA(ermSF)MLS23S;2058m26A clrLincosamides23S;2058m6A变青链霉菌变青链霉菌lrmLincosamides23S;2058m6A刺孢小单孢刺孢小单孢kgmA卡卡那那霉霉素素+庆大霉素庆大霉素16S;1405m7GS.tenjinariensiskamA卡卡那那霉霉素素+阿普拉霉素阿普拉霉素16S;1408m1A黑暗链霉菌黑暗链霉菌kgmB+kamB氨氨基基糖糖苷苷类类抗生素抗生素16S;1405+1408m7G+ m1A卡卡那那霉霉素素链链霉霉菌菌kan卡卡那那霉霉素素+庆大霉素庆大霉素16S;1405m7G一些一些抗生抗生素产素产生菌生菌的的rRNA被修被修饰饰（甲基（甲基化）化）而造而造成对成对自身自身产物产物的耐的耐药性药性   药物药物MIC(μg/ml)为为得得到到突突变变株株所所用用药药物物的的浓浓度度所所选选耐耐药药菌的数目菌的数目产产量量提提高高的的突突变变株株的的数数目目（（相相对对于于亲亲株株提提高高的的倍倍数）数）   >5倍倍  >10倍倍氯霉素氯霉素    30    60   120    0     0红霉素红霉素    10    30   160    1    0林可霉素林可霉素    20    60   160    0    0大观霉素大观霉素    30    60   150    2    0链霉素链霉素    1    5   100    30    28四环素四环素    15    50   80    0    0对各对各种不种不同类同类别的别的抗生抗生素具素具有抗有抗性的性的天蓝天蓝色链色链霉菌霉菌产生产生放线放线紫红紫红素的素的能力能力应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育应用核糖体工程技术进行微生物菌种选育 日本学者日本学者Ochi Ochi 等比较系统地和深入地将研等比较系统地和深入地将研究结核分枝杆菌对链霉素耐药机制的方法究结核分枝杆菌对链霉素耐药机制的方法应用于对抗生素产生菌的研究，得到了一应用于对抗生素产生菌的研究，得到了一些具有应用价值的结果些具有应用价值的结果; ; 为此，他提出了利用所谓的为此，他提出了利用所谓的核糖体工程核糖体工程(ribosome engineering)(ribosome engineering)技术来进行微生技术来进行微生物菌种选育的概念。

物菌种选育的概念 谢谢大家！谢谢大家！。