抗菌药的发现是药物发现史上的里程碑。但是现如今,人们对抗菌药物的滥用加速了细菌的进化。由于抗菌药的开发周期长,利润低,世界药物市场内对于抗菌药物的投入并没有抗癌药等其他药物高,新的抗菌药物的发现一度低迷。细菌对现有药物的抵抗以及新药的匮乏导致了多药耐药甚至是超级细菌的产生。为了促进抗菌药物的开发与应用,本文分别基于细菌两个关键蛋白——结核杆菌细胞壁合成关键酶DprE1和细菌特有的大电导机械敏感性通道MscL展开研究。一方面,结核病作为细菌感染造成死亡的头号杀手,对人类的生命健康造成极大的威胁。而全球范围内出现的结核分枝杆菌耐药性使得现有的抗结核药物的治疗周期延长。开发具有新结构的、安全有效的抗结核药物迫在眉睫。十二烷基-磷酰基-β-D-核糖氧化酶(DprE1)参与分枝杆菌细胞壁的生物合成,被认为是有潜力的抗结核药物研发靶点。在此基础上,本文应用计算机虚拟筛选并结合分子作用机制、抗菌活性验证、安全性评价等手段鉴定了一种特异性DprE1抑制剂——化合物50。化合物50能够阻断分枝杆菌细胞壁重要组成成分DPA的合成,从而在体外和体内杀死结核分枝杆菌。为了进一步推进化合物50的药效学研究,我们合理设计了化合物50的合成路线,实现了化合物50的低成本、高产量合成。值得注意的是,化合物50没有明显的体外、体内毒性。总而言之,本文发现的DprE1的靶向抑制剂化合物50是结核病治疗极具潜力的候选药物或先导化合物,并且本文系统的研究方法可以为其他疾病的药物的发现提供思路。另一方面,大电导机械敏感通道(MscL)存在于绝大多数细菌中。作为紧急释放阀、最后的保护伞,MscL能够在外部渗透压等发生骤变时紧急释放溶解质,保证细菌在极端环境下的生存。并且在真核生物体内并没有发现具有该通道结构或性质的类似物。由于该通道的结构独特性和保守性,MscL可能成为开发对抗耐药细菌甚至超级细菌的药物研究靶点。本文基于基因敲除菌株、基因重组技术,体外膜蛋白纯化技术,微量热泳动技术、分子对接技术等确定了临床使用的三种抗生素(双氢链霉素、大观霉素、硝呋奇特)主要依赖MscL通道进入细菌内部,从而发挥抗菌效果。本文进一步强调了MscL作为抗菌药物研发靶点的优越性。此外,本文发现了其他两种重要的机械力敏感性通道MscS、MscK能够降低抗生素类药物的杀菌效力,推测其可能是抗生素类药物外排的通道,值得进一步探究。综上,本文阐明了MscL在抗生素发挥抗菌作用中的重要作用,强调了该通道在抗菌药物开发中的潜在优势。值得一提的是,本文基于已知药物的作用机制探索未知靶点蛋白质功能的研究策略,也可以被应用于其他重大疾病的机制研究中。综上所述,本文利用计算机虚拟筛选结合活性验证的方法,快速、准确地发现了一种新型的DprE1抑制剂,并通过药效学研究证实其可能成为安全、有效的抗结核候选药物。同时,本文发现了三种已成药抗生素依赖于MscL进入细菌内部,指明了MscL在抗菌药物研发方面的重要性。本文的研究成果对抗菌药物的研究具有指导意义和借鉴作用。