核糖開(kāi)關(guān)及其在抗菌藥物方面的研究進(jìn)展

盛樹(shù)悅陳悅張興梅石玉生（. 南方醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 5055；. 南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室，廣州 5055；. 南方醫(yī)院放療科，廣州 5055）

核糖開(kāi)關(guān)及其在抗菌藥物方面的研究進(jìn)展

盛樹(shù)悅1陳悅2張興梅2石玉生3
（1. 南方醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣州 510515；2. 南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室，廣州 510515；3. 南方醫(yī)院放療科，廣州 510515）

核糖開(kāi)關(guān)是一類(lèi)與核酸、氨基酸、金屬離子、糖類(lèi)衍生物以及輔酶等特異性配體結(jié)合的RNA元件，它與配體結(jié)合后通過(guò)調(diào)控相應(yīng)下游的基因表達(dá)起到控制細(xì)胞生命及活動(dòng)的作用。目前核糖開(kāi)關(guān)是基因調(diào)控方面的研究熱點(diǎn)，應(yīng)用于大量篩選工程菌株、構(gòu)建新型生物傳感器以及作為抗菌藥作用的新靶點(diǎn)。綜述了幾種主要的核糖開(kāi)關(guān)（如：嘌呤核糖開(kāi)關(guān)、賴氨酸核糖開(kāi)關(guān)、環(huán)二鳥(niǎo)苷酸核糖開(kāi)關(guān)、glmS核糖開(kāi)關(guān)、TPP核糖開(kāi)關(guān)、FMN核糖開(kāi)關(guān)等）在抗菌藥物靶點(diǎn)方面的研究進(jìn)展。

核糖開(kāi)關(guān)；抗菌藥；新靶點(diǎn)

核糖開(kāi)關(guān)（riboswitch）作為一種新型基因調(diào)控方式，打破了之前人們對(duì)于基因調(diào)控的認(rèn)識(shí)，它可以不通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)控基因表達(dá)。核糖開(kāi)關(guān)作為一種RNA元件，與參與體內(nèi)代謝的小分子化合物如核酸、氨基酸、金屬離子、糖類(lèi)衍生物以及輔酶結(jié)合，通過(guò)構(gòu)象改變對(duì)mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯、剪切過(guò)程進(jìn)行調(diào)控，從而調(diào)節(jié)相應(yīng)基因的表達(dá)。

近年來(lái)有越來(lái)越多的核糖開(kāi)關(guān)在微生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，但是至今未在一種真核生物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)一種核糖開(kāi)關(guān)，研究者基于核糖開(kāi)關(guān)的這些特性，致力于將核糖開(kāi)關(guān)應(yīng)用于研究新型抗菌藥物。因?yàn)槟壳坝捎诳股氐臑E用，細(xì)菌耐藥性越來(lái)越嚴(yán)重，細(xì)菌感染的疾病的治療也越來(lái)越棘手，所以研制針對(duì)細(xì)菌新靶點(diǎn)的新型抗菌藥是一個(gè)刻不容緩的任務(wù)。

1 核糖開(kāi)關(guān)

1.1 核糖開(kāi)關(guān)的發(fā)現(xiàn)

1.2 核糖開(kāi)關(guān)的構(gòu)成

核糖開(kāi)關(guān)主要由兩部分組成，適配子（aptamer）和表達(dá)平臺(tái)（expression platform）。適配子序列高度保守，能夠特異性與配體結(jié)合后使其下游的表達(dá)平臺(tái)發(fā)生構(gòu)象變化，從而調(diào)控下游基因的表達(dá)，包括對(duì)mRNA剪切、轉(zhuǎn)錄終止、翻譯起始等過(guò)程的調(diào)控［3，4］。核糖開(kāi)關(guān)一個(gè)顯著的特點(diǎn)是與適配子結(jié)合的配體不是蛋白質(zhì)，而是一些小分子化合物，如維生素、嘌呤及其衍生物、蛋白輔酶及其相關(guān)的化合物、氨基酸和被磷酸化的糖類(lèi)，如葡萄糖胺-6-磷酸［5］、tRNA和某些金屬離子［6］等，最近幾年還發(fā)現(xiàn)了對(duì)溫度敏感的適配子［7］。

1.3 核糖開(kāi)關(guān)的作用機(jī)制

1.3.1 轉(zhuǎn)錄終止型 在mRNA從5'到3'方向，分別有抗抗終止子（anti-anti-terminator）序列、抗終止子（anti-terminator）序列和終止子（terminator）序列。5'端先轉(zhuǎn)錄出的抗終止子序列先和部分終止子堿基形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，使得終止子無(wú)法形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，終止信號(hào)無(wú)法形成，轉(zhuǎn)錄可以繼續(xù)進(jìn)行，生成完整的mRNA分子。當(dāng)有效濃度的特異性配體分子結(jié)合到適配子上時(shí)，使得抗抗終止子和抗終止子序列形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，而終止子序列與下游多聚U形成終止信號(hào)，使得轉(zhuǎn)錄提前終止，生成短鏈無(wú)效mRNA［11］。

1.3.2 翻譯抑制型 在起始密碼子上游有一段SD序列，是核糖體結(jié)合的位點(diǎn)（RBS），其上游從5'到3'分別還有抗抗SD序列和抗SD序列，正常情況下抗抗SD序列和抗SD序列結(jié)合，使得核糖體結(jié)合到SD序列上，開(kāi)始翻譯。當(dāng)存在有效濃度的配體時(shí)，配體與適配子結(jié)合，使得SD序列與抗SD序列結(jié)合，使得核糖體無(wú)法結(jié)合上去，翻譯無(wú)法開(kāi)始。

1.3.3 核糖核酶型 這一類(lèi)核糖開(kāi)關(guān)有核酶的性質(zhì)。正常情況下，核酶性質(zhì)不表達(dá)。當(dāng)配體與適配子結(jié)合后，核糖開(kāi)關(guān)的核酶活性被激活，使得mRNA自我剪切，暴露5'端未磷酸化的位點(diǎn)，被RNA水解酶降解［12］。

（1）中藥材原材料價(jià)格增長(zhǎng)。中藥材源自農(nóng)作物，易受天氣、環(huán)境、種植、運(yùn)輸成本增長(zhǎng)等因素影響，價(jià)格波動(dòng)大。據(jù)某中藥網(wǎng)統(tǒng)計(jì)信息顯示，近年來(lái)部分中藥原材料價(jià)格迅猛上升呈常態(tài)。其中，以三七、吳茱萸、白術(shù)為代表的部分中藥材，2016年以來(lái)年均漲幅甚至高達(dá)100%～200%。而這些原材料是制劑生產(chǎn)的重要組成部分，中藥材價(jià)格增長(zhǎng)迅猛，導(dǎo)致中醫(yī)制劑成本逐年上升。

1.4 核糖開(kāi)關(guān)的篩選

1.4.1 體外篩選 最先應(yīng)用體外篩選得到的是glmS核糖開(kāi)關(guān)。在glmS核糖開(kāi)關(guān)被激活時(shí)會(huì)被切割的序列兩端分別標(biāo)記Cy3和FAM染料，Cy3作為熒光受體，F(xiàn)AM作為熒光供體，當(dāng)兩者同時(shí)存在于序列兩端時(shí)檢測(cè)不到熒光；而當(dāng)配體與glmS核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合后，glmS核酶活性被激活，序列被裂解，從而能檢測(cè)到熒光。此方法可用于檢測(cè)各種化合物對(duì)glmS核糖開(kāi)關(guān)的親和力［13］。

體外篩選還可通過(guò)體外固定某個(gè)配體，來(lái)篩選與之結(jié)合的適配子?？赏ㄟ^(guò)配體指數(shù)級(jí)富集系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（systematic evolution of ligand by exponential enrichment，SELEX）篩選得到結(jié)合相應(yīng)配體的核糖開(kāi)關(guān)［14，15］。最近You等［16］在體外構(gòu)建一種Spinach核糖開(kāi)關(guān)，通過(guò)與配體結(jié)合可以顯示出Spinach熒光，配體與適配子的親和力與熒光的強(qiáng)弱呈正相關(guān)。將Spinach插入TPP核糖開(kāi)關(guān)，構(gòu)建成Spinach-TPP核糖開(kāi)關(guān)，將TPP類(lèi)似物結(jié)合上去，分析熒光結(jié)果與已知這些類(lèi)似物的親和力一致。

1.4.2 體內(nèi)篩選 體外篩選技術(shù)雖然能較為精確地篩選到配體化合物或者核糖開(kāi)關(guān)的適配子序列，但由于體內(nèi)外條件不同，體外篩選得到的結(jié)果不一定適用于細(xì)胞內(nèi)，所以有必要研究核糖開(kāi)關(guān)的體內(nèi)篩選技術(shù)。Watson等［17］將從枯草芽孢桿菌中提取出的glmS核糖開(kāi)關(guān)插入綠色熒光蛋白（GFP）的5'端非編碼區(qū)，再將這個(gè)融合基因插入到酵母菌PGK1基因的3'非編碼區(qū)，在半乳糖誘導(dǎo)型啟動(dòng)子的作用下進(jìn)行表達(dá)。在含有半乳糖或者甘油的培養(yǎng)基中，酵母菌表達(dá)出綠色熒光，而在含葡萄糖的培養(yǎng)基中，glmS核糖開(kāi)關(guān)因有配體結(jié)合，所以檢測(cè)不到綠色熒光蛋白的表達(dá)。通過(guò)這一方法可實(shí)現(xiàn)在體內(nèi)篩選核糖開(kāi)關(guān)的體外合成的配體化合物。

1.5 核糖開(kāi)關(guān)的應(yīng)用

基于核糖開(kāi)關(guān)的作用特點(diǎn)和在微生物體內(nèi)的重要作用，現(xiàn)有研究將核糖開(kāi)關(guān)應(yīng)用在工業(yè)新型抗菌藥物的研發(fā)、工程菌株的篩選［18］以及構(gòu)建新型生物傳感器［19］等方面。

核糖開(kāi)關(guān)可以作為抗菌藥研究的新靶點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)如下：（1）目前發(fā)現(xiàn)的核糖開(kāi)關(guān)主要存在于原核生物體內(nèi)，沒(méi)有在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)核糖開(kāi)關(guān)，所以針對(duì)核糖開(kāi)關(guān)的抗菌藥物對(duì)人體來(lái)說(shuō)是安全的，副作用較??；（2）核糖開(kāi)關(guān)調(diào)控的基因通常是編碼細(xì)菌生存或致病必需的基因，以其為靶點(diǎn)的抗生素應(yīng)具有強(qiáng)力的殺菌作用；（3）核糖開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在研究得較為清楚，且配體大部分是一些小分子化合物，研究者可以根據(jù)藥物研發(fā)的需要進(jìn)行核糖開(kāi)關(guān)的改造。

2 幾類(lèi)重要的核糖開(kāi)關(guān)作為抗菌藥物的新靶點(diǎn)

2.1 嘌呤核糖開(kāi)關(guān)

嘌呤核糖開(kāi)關(guān)包括鳥(niǎo)嘌呤（guanine）核糖開(kāi)關(guān)、腺嘌呤（adenine）核糖開(kāi)關(guān)和2'-脫氧鳥(niǎo)苷酸（2'-deoxyguanosine）核糖開(kāi)關(guān)。由于嘌呤合成是細(xì)菌繁殖的必需過(guò)程，所以嘌呤核糖開(kāi)關(guān)作為抗菌藥物作用的靶點(diǎn)將有較強(qiáng)的抗菌作用。Kim等［8］利用從枯草芽孢桿菌中提取出的鳥(niǎo)嘌呤核糖開(kāi)關(guān)在體外合成并篩選有高親和力的配體。他們發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)鳥(niǎo)嘌呤類(lèi)似物（6-N-hydroxylaminopurine 或 G7），可以抑制鳥(niǎo)嘌呤核糖開(kāi)關(guān)下游的報(bào)告基因的表達(dá)，揭示出它可能作為抑制細(xì)菌繁殖的化學(xué)分子。Ster等［20］證明一種鳥(niǎo)嘌呤類(lèi)似物2，5，6-三氨基嘧啶-4-酮［2，5，6-triaminopyrimidine-4-one（PC1）］可通過(guò)結(jié)合鳥(niǎo)嘌呤核糖開(kāi)關(guān)抑制guaA基因編碼GMP合成酶。在金黃色葡萄球菌感染而患有乳腺炎的牛體內(nèi)注射不同劑量的PC1，對(duì)照組注射相同劑量的生理鹽水，觀察PC1的殺菌作用。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的殺菌效果為15%，對(duì)照組為0。為了研究PC1可能帶來(lái)的副作用，研究者還將PC1注射到健康牛的乳房中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)奶牛泌乳狀況和其他生理狀況沒(méi)有明顯改變，說(shuō)明PC1的使用安全性。這為耐藥細(xì)菌的治療提供了新思路［21］。

2.2 賴氨酸核糖開(kāi)關(guān)

賴氨酸核糖開(kāi)關(guān)位于lysC和lysP基因的mRNA的5'端非編碼區(qū)［22］，lysC基因編碼天冬氨酸激酶，該酶是賴氨酸合成初始階段的關(guān)鍵酶，lysP基因編碼賴氨酸通透酶。目前發(fā)現(xiàn)的賴氨酸類(lèi)似物有4種：L-氨乙基半胱氨酸（AEC）、L-3-［（2-氨乙基）-磺?；?丙氨酸（L-3-［（2-Aminoethyl）-sulfonyl］-alanine）、L-4-氧代賴氨酸（L-4-oxalysine）、Dl-反式-2，6-二氨基-4-己烯酸（Dl-trans-2，6-diamino-4-hexenoic acid）。這些化合物與賴氨酸有相似的親和力可結(jié)合到賴氨酸核糖開(kāi)關(guān)的適配子區(qū)域。后3種化合物在應(yīng)用6 h后，其抑制細(xì)菌數(shù)量是空白對(duì)照組的5倍；24 h后抑菌數(shù)量甚至達(dá)到100%。但也有研究發(fā)現(xiàn)AEC同時(shí)參與哺乳動(dòng)物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞的代謝途徑，所以應(yīng)用AEC可能會(huì)對(duì)人體造成毒性［23］。

2.3 c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)

環(huán)二鳥(niǎo)苷酸（c-di-GMP）是一種第二信使分子，接受細(xì)胞受體第一信使分子傳遞的信號(hào)，再調(diào)控下游生物分子從而發(fā)揮效應(yīng)。c-di-GMP可調(diào)控多種生物功能，如調(diào)控細(xì)菌黏附、生物膜的形成、細(xì)菌毒力的產(chǎn)生等［24］。目前發(fā)現(xiàn)c-di-GMP主要存在于原核生物細(xì)胞內(nèi)，真核細(xì)胞中只在一種原蟲(chóng)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，這一特性極大地提高了c-di-GMP運(yùn)用的安全性。

c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)根據(jù)作用機(jī)制可分為兩類(lèi)。第一類(lèi)是由Sudarsan等［25］證實(shí)c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)通過(guò)結(jié)合c-di-GMP抑制mRNA翻譯起始，繼而抑制下游基因的表達(dá)。如在艱難梭菌中，c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)調(diào)控鞭毛蛋白的表達(dá)，當(dāng)c-di-GMP與之結(jié)合后，抑制鞭毛蛋白的合成，從而抑制了細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)［26］；第二類(lèi)是作為變構(gòu)剪切酶，當(dāng)c-di-GMP與適配子結(jié)合后，mRNA進(jìn)行自我剪切修飾，形成外顯子，暴露出核糖體結(jié)合位點(diǎn)，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成［24］。

Furukawa等［27］研究了線性c-di-GMP在核糖開(kāi)關(guān)中的活性。在對(duì)于β-半乳糖苷酶的表達(dá)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，線性c-di-GMP與c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)有較高的親和力，并且對(duì)β-半乳糖苷酶的表達(dá)發(fā)揮強(qiáng)烈的調(diào)控作用。但在沒(méi)有c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)的突變菌株內(nèi)也觀察到相似的表達(dá)譜，說(shuō)明線性c-di-GMP的效應(yīng)途徑的不專(zhuān)一，它不僅與c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合，還與其他物質(zhì)結(jié)合發(fā)揮效應(yīng)。

最近在蘇云金芽孢桿菌BMB171菌株中發(fā)現(xiàn)了一種被稱為Bc2 RNA的c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)。通過(guò)與c-di-GMP結(jié)合形成反終止的序列，使得所調(diào)控的下游膠原黏附蛋白基因繼續(xù)表達(dá)，這是一種“ON”型核糖開(kāi)關(guān)［28］。如果根據(jù)這一特點(diǎn)研發(fā)出c-di-GMP的拮抗物，將會(huì)是減弱細(xì)菌的繁殖和感染的重要研究進(jìn)展。

2.4 glmS核糖開(kāi)關(guān)

glmS核糖開(kāi)關(guān)廣泛存在于革蘭氏陽(yáng)性菌中，位于編碼6-磷酸葡糖胺（GlcN6P）合成酶基因的上游5'端非編碼區(qū)。GlcN6p是細(xì)菌細(xì)胞壁成分N-乙酰葡糖胺的前體物質(zhì)，所以glmS核糖開(kāi)關(guān)對(duì)于細(xì)菌的生存至關(guān)重要。同時(shí)glmS核糖開(kāi)關(guān)也是一種核酶，當(dāng)GlcN6P與核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合后，核酶活性被激活，從而使基因的mRNA可進(jìn)行自我剪切［29］。

目前已發(fā)現(xiàn)的體外GlcN6P類(lèi)似物有carba-GlcN6P，該化合物在殺滅金黃色葡萄球菌方面有良好的效果。在與glmS核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合方面，carba-GlcN6P與GlcN6P有相似的親和力，并且在下調(diào)GlcN6P合成酶表達(dá)的效果上，carba-GlcN6P與GlcN6P的差異也不顯著。與空白對(duì)照組相比，carba-GlcN6P能使細(xì)菌量減少3倍，并且glmS基因的表達(dá)也降低了2倍。所以對(duì)于多重耐藥的金黃色葡萄球菌，carba-GlcN6P是一個(gè)極具應(yīng)用前景的藥物［30］。目前此種藥物已經(jīng)申請(qǐng)藥物專(zhuān)利（美國(guó)專(zhuān)利號(hào)20140066409 A1，2014年）［23］。

2.5 TPP核糖開(kāi)關(guān)

硫胺素焦磷酸（Thiamine pyrophosphate，TPP）是一種維生素B1（硫胺素）的衍生物，參與多種糖和氨基酸的代謝［23］。TPP核糖開(kāi)關(guān)位于編碼TPP的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)的mRNA的上游，當(dāng)TPP與其結(jié)合，可通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄、抑制翻譯起始、剪切mRNA的方式抑制相應(yīng)基因的表達(dá)［31］。

第一個(gè)被證實(shí)有抗菌作用的TPP類(lèi)似物是吡啶硫胺（pyrithiamine，PT），2005年，Sudarsan等［32］證實(shí)了PT通過(guò)與TPP核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合的抗菌作用。在含有PT的培養(yǎng)基中分別培養(yǎng)枯草芽孢桿菌和大腸埃希菌，可以觀測(cè)到與TPP核糖開(kāi)關(guān)耦聯(lián)的lacZ報(bào)告基因表達(dá)下調(diào)，此結(jié)果為T(mén)PP核糖開(kāi)關(guān)作為抗菌靶點(diǎn)的研究奠定基礎(chǔ)。

2.6 FMN核糖開(kāi)關(guān)

在細(xì)胞中，核黃素（riboflavin）（維生素B2）通過(guò)核黃素激酶的作用生成黃素單核苷酸（flavinmononucleotide，F(xiàn)MN），F(xiàn)MN再 通 過(guò)FAD合成酶生成黃素腺嘌呤二核甘酸（flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD）。FMN和FAD都是細(xì)胞代謝中重要的輔酶，參與氧化還原反應(yīng)、催化脫氫、氧化和電子轉(zhuǎn)移或羥基化過(guò)程，在呼吸等生物氧化過(guò)程的電子傳遞中具有重要作用。FMN核糖開(kāi)關(guān)位于核黃素合成和轉(zhuǎn)運(yùn)基因的非編碼區(qū)，當(dāng)與配體結(jié)合，相應(yīng)mRNA上的SD序列構(gòu)象發(fā)生變化［33］，使得核黃素的生成和轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制。

自然界中存在一種核黃素類(lèi)似物是由鏈霉菌合成的玫瑰黃色素（roseoflavin）。2009年Ott［33］和Lee［34］相繼通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)roseoflavin可以與枯草芽孢桿菌中的FMN核糖開(kāi)關(guān)結(jié)合，并下調(diào)FMN核糖開(kāi)關(guān)的lacZ報(bào)告基因的表達(dá)。細(xì)胞表面存在roseoflavin轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能將roseoflavin轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)roseoflavin進(jìn)入細(xì)胞后，經(jīng)歷與核黃素類(lèi)似的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，相繼轉(zhuǎn)化為RoFMN、RoFAD。2013年Langer等［35］發(fā)現(xiàn)在含有高濃度的roseoflavin培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸埃希菌，黃素蛋白過(guò)度表達(dá)，黃素蛋白結(jié)合RoFMN或RoFAD變成異常黃素蛋白。因?yàn)檫@些蛋白與FMN或FAD結(jié)合的黃素蛋白有差別，活性可能會(huì)有所下調(diào)，所以會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌某些生理功能表達(dá)缺陷，從而達(dá)到抑菌的效果。體外實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，兔肝臟中的5-磷酸吡哆胺氧化酶、豬腎臟中的氨基酸氧化酶活性都有所下降。上述結(jié)果表明，F(xiàn)MN核糖開(kāi)關(guān)可以作為抗菌藥物研究的新靶點(diǎn)。

最新研究發(fā)現(xiàn)另一種FMN類(lèi)似物——ribocil，其最大亮點(diǎn)在于這是第一種完全體外合成的作用于FMN核糖開(kāi)關(guān)的化合物。Ribocil中央的羥基嘧啶哌啶核心是與適配子結(jié)合的必要條件。Ribocil通過(guò)結(jié)合到FMN核糖開(kāi)關(guān)上起到抑菌的作用，并在大腸桿菌感染致敗血癥的小鼠模型實(shí)驗(yàn)中顯示出較好的抗菌活性［36］。目前已有機(jī)構(gòu)正在致力于將riboci研發(fā)為新型抗菌藥。

3 前景與展望

核糖開(kāi)關(guān)作為一種新型調(diào)控基因表達(dá)的方式已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)10多年，它通過(guò)結(jié)合小分子配體，使得靶向RNA構(gòu)象發(fā)生變化，再通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄或翻譯進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抑制相應(yīng)基因的表達(dá)。如果能研究出針對(duì)細(xì)菌的核糖開(kāi)關(guān)的化合物，作用于細(xì)菌重要的生理活動(dòng)中，下調(diào)細(xì)菌生存所必需的物質(zhì)合成就能起到抑菌殺菌作用。

盡管核糖開(kāi)關(guān)有很多可以作為抗菌藥物作用靶點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，可是現(xiàn)在存在很多限制：一是需要在體外合成這些核糖開(kāi)關(guān)配體的類(lèi)似物；二是這些類(lèi)似物必須要進(jìn)入細(xì)菌的代謝途徑，與核糖開(kāi)關(guān)有較高的親和力；三是這些類(lèi)似物進(jìn)入人體后是否也能發(fā)揮抗菌的作用？因?yàn)檫@些限制，以核糖開(kāi)關(guān)作為抗菌素作用靶點(diǎn)的研究大都還停留在體外實(shí)驗(yàn)階段，只有鳥(niǎo)嘌呤類(lèi)似物PC1已進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，所以核糖開(kāi)關(guān)還有很大的研究空間。但基于核糖開(kāi)關(guān)的特性和優(yōu)勢(shì)，相信不久的將來(lái)核糖開(kāi)關(guān)類(lèi)藥物會(huì)作為新生代抗菌藥為患者帶來(lái)福祉。

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（責(zé)任編輯 馬鑫）

Research Progresses on Riboswitches and Their Applications in Antimicrobials

SHENG Shu-yue1CHEN Yue2ZHANG Xing-mei2SHI Yu-sheng3
（1. The First Affiliated Hospital，Southern Medical University，Guangzhou 510515；2. Department of Neurobiology，School of Basic Medical Science，Southern Medical University，Guangzhou 510515；3. Department of Radiation Oncology，Nanfang Hospital，Southern Medical University，Guangzhou 510515）

Riboswitch is a class of RNA elements that regulate expressions of corresponding downstream genes and then control cells’functions by binding with nucleic acids，amino acids，metal ions，derivatives of carbohydrates and coenzymes. Riboswitch has been a research focus in gene regulation in recent years and has been being used in mass screening bacterial strains，constructing new biosensors and as new target of antimicrobials. In this paper，recent research progresses on several important classes of riboswitches（such as purine riboswitch，lysine riboswitch，c-di-GMP riboswitch，glmS riboswitch，TPP riboswitch，F(xiàn)MN riboswitch，etc.）in targeting of antimicrobials are mainly reviewed.

riboswitch；antimicrobials；new target

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017.01.012

2016-10-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81272509，81471388），南方醫(yī)院院長(zhǎng)基金項(xiàng)目（2015Z007），廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2014A0303 13351）

盛樹(shù)悅，女，臨床八年制學(xué)生，研究方向：適配子；E-mail：799147901@qq.com

張興梅，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：適配子篩選及應(yīng)用；E-mail：zxmray@hotmail.com