分享一篇发表在Cell Chemical Biology上的文章“Discovery of a Pseudomonas aeruginosa-specific small molecule targeting outer membrane protein OprH-LPS interaction by a multiplexed screen”，通讯作者是来自麻省理工学院和哈佛大学联合Broad研究所的Deborah T. Hung，她是马萨诸塞州总医院传染科医生，并且利用化学和基因组学等方法在宿主-病原体相互作用的研究领域取得了卓越成就。
致病菌对抗菌素耐药性的激增威胁到当前抗生素的疗效，其中的重要问题之一就是，大多数抗生素必须穿过革兰氏阴性菌的双层膜并在细胞质内积累以结合其靶标，但以铜绿假单胞菌为例的耐药革兰氏阴性菌往往具有跨双层膜的转运蛋白以排除外源小分子对细菌的杀伤。因此在本文中，作者利用了多重筛选策略，结合基因型、表型和化学文库导向，发现了可以靶向铜绿假单胞菌外膜蛋白与LPS相互作用以抑制细菌活性的小分子。
作者在本次工作中引入了此前课题组发展的PROSPECT 的策略（对菌株进行初步筛选，以获知需要优先考虑扩展的化学成分和靶标），并重点关注细菌外膜和周质中参与转运的蛋白及其相关蛋白。作者首先通过启动子两步替换策略构建了目标基因的工程化耗竭菌株，以提高菌株对小分子抑制剂的敏感性。构建后测试不同基因耗竭对细菌生长状况的影响，发现大多数亚型没有明显的生长缺陷，但仍表现出对抑制剂的敏感性，尤其以oprL和tolB亚型菌株最为显著。
随后，作者使用了多重化学筛选策略，将DNA条形码整合到每个菌种及其亚型的菌株基因组中。细菌生长至对数期后，合并再并分配到含不同化合物的384 孔板中。与化学文库孵育后，裂解细胞，并将裂解物进行PCR来扩增条形码信号。
在筛选后，作者确定了BRD1401对OprL和TolB耗竭的铜绿假单胞菌菌株具有特异性活性。令人惊讶的是，生物物理法检测发现该化合物对OprL和TolB都没有直接的结合，但敲除菌株则证实了BRD1401会抑制与OprL遗传相关的蛋白质或通路。
接下来，作者生成了对BRD1401耐药的突变体，发现OprH的存在和 OprL耗竭对于BRD1401活性都是必不可少的，且通过生物物理结果证实了BRD1401与OprH的直接结合。OprH是铜绿假单胞菌中的一种非必需的桶状外膜蛋白，直接与LPS相互作用，而作者进一步的探究发现OprH是必需蛋白OprL的相互作用蛋白，且BRD1401会增加细胞膜流动性并降低OprH与LPS的结合效率，这很可能是导致细菌敏感性上升并易死亡的原因。
总的来说，本文报道了一种多重筛选的综合方法，发现了BRD1401抑制剂，并揭示了其靶向LPS-OprH相互作用以及通过OprL影响细菌活性的作用机制。
原文引用：DOI: 10.1016/j.chembiol.2024.12.001
https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(24)00490-2#bib25
