近日，菠菜导航化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心贺晓鹏教授团队在细菌结构超高分辨动态可视化研究取得新进展，相关成果以“Superresolution imaging of antibiotic-induced structural disruptionof bacteria enabled by photochromic glycomicelles”为题发表于《美国科学院院刊》。
多重细菌耐药是一项极难攻克的临床难题，人类与超级细菌的博弈往往受制于缓慢的新抗生素研发周期及其机理解析。因而发展能够直观地在细菌原位观测其如何与抗生素相互作用的可视化工具，或可为新发现抗菌药物的机制探索提供依据。
基于上述关键问题，贺晓鹏教授团队发展了一种新型糖靶向超高分辨可视化工具，实现了细菌微结构及其处理抗生素后结构动态形变的原位超高分辨示踪。研究人员针对临床常见致病菌—铜绿假单胞菌外膜凝集素Lec A，构建了基于螺吡喃/部花菁光致变色标签修饰的半乳糖双亲分子，通过分子自组装形成内腔可携载不同结构抗生素的多价糖基胶束，继而利用其与Lec A的高亲合力多价相互作用黏附锚定于细菌外膜。随后，在不同波长（紫外/可见光）光源的交替辐射下，糖基胶束不但可因其结构改变控释抗生素，还可原位产生“荧光闪烁”信号。最终，结合STORM超高分辨显微技术，实现了细菌微结构及细菌与不同临床一线抗生素（即破坏细菌细胞壁合成的头孢他啶及阻碍细菌DNA复制合成的左氧氟沙星）相互作用后差异化结构形变过程的动态示踪，为抗生素抗菌机制的原位可视化研究提供了新的化学工具。
该工作系在研究团队前期发展基于“荧光闪烁”机制的原位示踪糖质调控因子，包括糖受体蛋白（Nat.Commun. 2017, 8, 987 — ESI高被引;J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8671）及糖苷酶（J. Am. Chem.Soc. 2020, 142, 18005 — ESI高被引）的基础上，进一步验证了该机制可拓展到结构尺度更小的细菌物种，实现糖介导超高分辨功能可视化。
该论文的共同通讯作者是菠菜导航贺晓鹏教授、中国医药工业研究总院奕栋研究员和中国科学院外籍院士，得克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan Sessler教授。工作主要由化学学院胡习乐副教授、博士研究生甘慧麒和工程硕士桂文珍合作完成。该研究工作得到了田禾院士的悉心指导，并获得了国家自然科学基金委重大研究计划（重点/集成项目）、郑州市科委国际科技合作项目、中央高校基本业务费、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心等资助。
原文链接：http://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408716121