金黄色葡萄球菌,革兰氏阳性菌,通过自身分泌的外毒素(主要为A型与B型)可以引起食物中毒、皮肤血液感染,是食品安全以及公共卫生安全事件中常见的致病菌株,对公众健康构成了极大的隐患。而近些年,由于抗生素的滥用频用,导致了“超级细菌”的诞生,使得致病菌耐药这一问题达到了一个前所未有的高度。对于传统抗生素及抗菌化合物,致病菌在长期的药物压力下,导致了其基因组产生突变位点,使得原有药物靶点蛋白构象及位置都发生相应变化,导致传统抗生素脱靶,无法发挥药效。同时,菌株自身压力应急体系的进化,也使得传统抗生素在未与靶点结合之前,便被菌体外排泵排出或被应激酶所降解。因此,开发新的具有抗菌活性的天然产物,挖掘新的抗菌机制则显得尤为重要。而胡桃醌(5-羟基-1,4萘醌)作为一种萘醌类物质,广泛存在于核桃楸以及黑核桃的根、茎、叶、果壳以及树皮中。在民间,利用胡桃醌治疗痤疮、过敏症、胃肠道疾病、肠寄生虫、肿瘤和真菌细菌引起的疾病以及病毒感染也已有数个世纪之久。而近些年来,关于胡桃醌的研究主要集中在抗肿瘤活性及相关机制研究,而胡桃醌对于微生物的抑制活性及作用机理,却鲜有研究。本研究一方面采用基于iTRAQ的蛋白质组学技术体系,拟全面系统的揭示胡桃醌的作用机理。另一方面,对于金黄色葡萄球菌耐药这一问题,本研究以生物信息学与结构生物学为基础,对尚未被发现的金黄色葡萄球菌潜在靶点进行挖掘,最后进行药物虚拟筛选,挖掘有可能与潜在靶点所结合的化合物。蛋白质组学结果(6组样本,3次生物学重复)显示,金黄色葡萄球菌ATCC6538在1/2MIC (18.75μg/mL)的剂量处理后,总共鉴定到9834个唯一肽段(inique peptides) (FDR< 0.1),1379个蛋白,每组皆存在的蛋白为1376个。在1376个蛋白中,以Ratio>1.2或Ratio<-1.2且P值小于0.05作为筛选标准,共筛选到53个差异蛋白,与正常组比较,其中处理组22个蛋白上调表达,31个下调表达。结合生物信息学分析,发现氧化还原酶上调表达,结合课题组之前研究结果,发现胡桃醌主要通过氧化损伤途径抑制金黄色葡萄球菌细胞膜合成,破坏细胞膜离子通道,进而抑制跨膜转运增大膜渗透性。同时,胡桃醌还可以阻碍细胞壁合成、细胞分化,破坏核糖体结构,抑制蛋白质合成。此外,胡桃醌还可以破坏菌体压力应急体系,使菌体在面对氧化与DNA损伤时,无法做出应答与修复。最重要的是,我们发现胡桃醌可以抑制菌体的DNA复制与转录,很可能是直接结合到DNA双链上,使其断裂。通过蛋白互作网络分析,发现胡桃醌通过多途径达到抑菌效果,并非作用单一靶点而导致其他蛋白发生相应变化。此外,本研究还对54种具有抗葡萄球菌活性的药物的药物靶点进行梳理和总结,结果显示,抗葡萄球菌化合物作用机理主要分为三大类,主要通过抑制细胞壁合成、阻碍DNA复制与转录、阻碍蛋白合成来抑制金黄色葡萄球菌。后续对金黄色葡萄球菌NCTC8325全蛋白组以及已知靶点进行KEGG代谢通路注释,抛去靶点所富集在的通路。将剩下蛋白主要富集的代谢通路进行蛋白互作网络分析,结果表明,FhuC与AtpB蛋白分别在ABC转运与氧化磷酸化两条代谢通路中起到重要作用,并且尚未发现有抗葡萄球菌药物以这两个蛋白为靶点。随后,同源建模及药物虚拟筛选,发现Purealin及其衍生物是潜在的FhuC蛋白抑制剂,具有实验检测意义。