一种新的结晶方法实现了创纪录的高分辨率X射线成像，揭示了一种新型氟喹诺酮类抗生素的作用机制。
“借助高质量晶体，我们成功解析了delafloxacin结合拓扑异构酶复合物的空前高分辨率结构。”代谢、消化与生殖研究系博士生、共同第一作者王贝佳（Beijia Wang）表示。
来自帝国理工学院（Imperial College London）的研究人员使用了一种新的结晶促进剂，生成了能够将X射线衍射到前所未有的高分辨率的晶体，这为理解一种新型氟喹诺酮类抗菌药物的作用机制提供了深刻见解。
氟喹诺酮是一类广泛应用于临床的抗菌药物，其中最新批准的成员是Delafloxacin。这类抗菌药针对细菌DNA-拓扑异构酶IV复合物——这是细菌复制过程中解结和分离新合成DNA的关键酶复合物。氟喹诺酮通过破坏这一细菌复制过程，导致细菌细胞死亡。
研究人员最近在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上报告了拓扑异构酶IV中对功能和结构至关重要的金属离子的位置和特性。而这项最新研究则更进一步推进了相关知识。
新研究解析了一个高分辨率结构，详细描述了通过金属离子-水网络桥接药物与酶的重要水分子网络。此外，它还极其清晰地定义了药物结合位点，为解释Delafloxacin对耐药菌株增强的效力提供了线索。这些关键发现还可以用于促进未来抗菌药物的设计。
帝国理工学院代谢、消化与生殖系教授Naomi Chayen表示：“这项研究的成功得益于应用了一种特殊的成核剂，从而生成了有史以来这种复合物的最高分辨率晶体。”
该研究的重点是肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）中的拓扑异构酶，这是一种引发多种危及生命的医学病症的主要致病菌，包括肺炎链球菌性肺炎。肺炎链球菌性肺炎是一个主要的全球健康负担，主要影响5岁以下儿童，估计全球每年死亡人数超过100万。抗微生物耐药性的出现为应对肺炎链球菌性肺炎提出了关键挑战。
Henry Rzepa教授和Mark Sanderson教授补充道：“通过Gaussian 16进行的量子力学计算使我们能够研究Delafloxacin在结合到DNA-拓扑异构酶IV复合物之前的空间构象。”
这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，由帝国理工学院Naomi Chayen教授团队（代谢、消化与生殖系）与Milo Shaffer教授团队（化学与材料科学系）、Henry Rzepa教授（化学系）以及伦敦城市圣乔治大学（City St George’s, University of London）合作完成。研究由帝国理工学院Mark Sanderson教授和伦敦城市圣乔治大学Mark Fisher教授共同领导。
该研究得到了英国医学研究委员会（Medical Research Council, MRC）的支持。
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