马萨霉素的合成，一种革兰氏阳性细菌生长的小分子抑制剂

肽聚糖（PG）是一种网状聚合物，可描绘革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌^1，2中的细胞形状和结构。这种杂聚物是由短肽^3，4，⁵，⁶与由β-（1^，4）连接的交替的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）和N-乙酰基壁氨酸（MurNAc）残基组成的主链的氨基糖基质（图1）¹。附着在MurNAc的C-3乳酰基部分的是茎肽。PG的代谢涉及生物合成和降解酶的紧密协调系统，以将新材料掺入细胞壁^7，8。PG的降解由统称为自溶蛋白⁹的酶进行，并根据切割的键的特异性进一步分类。自溶蛋白参与许多细胞过程，包括细胞生长，细胞分裂，运动，PG成熟，趋化性，蛋白质分泌，遗传能力，分化和致病性^10，11。解开单个自溶蛋白的特定生物学功能可能令人生畏，部分原因是功能冗余。然而，最近的生物物理^8，12，13和计算研究¹²为它们在PG代谢中的作用提供了新的见解。此外，最近的报告提供了对PG代谢中合成¹⁴和膜介导的^15，16，17步骤的进一步了解。对PG代谢的降解和合成途径之间关系的透彻理解可能会产生以前未开发的抗生素靶标。

虽然在研究真核生物糖生物学的方法上取得了重大进展，但细菌糖生物学，特别是PG代谢并没有以类似的速度发展。目前研究PG代谢的化学方法包括荧光标记的抗生素¹⁸，荧光探针^19，20和代谢标记^{21，22，23，24}。这些新方法为询问细菌细胞壁代谢提供了新的方法。虽然其中一些策略能够在体内标记PG ， 但它们可以是物种特异性^的19，或者仅在缺乏特定自溶素²⁵的菌株中起作用。许多PG标记策略旨在用于分离的细胞壁²⁶ 或与 体外 重建的PG生物合成途径^20，27，28。荧光标记抗生素的使用目前仅限于生物合成步骤和转吞¹⁸。

目前细菌自身溶解素及其在细胞壁代谢中的作用的知识来自遗传和 体外 生化分析^{11，29，30，31，32}。虽然这些方法提供了有关这种重要酶类的大量信息，但破译它们的生物学作用可能具有挑战性。例如，由于功能冗余³³，在大多数情况下，自动溶血素的缺失不会导致细菌生长停止。尽管它们在细胞生长和分裂中隐含着作用^7，12。另一个并发症是细菌自身溶解素的遗传缺失可引起元表型³⁴。元表型源于受遗传缺失影响的途径与其他相互关联的途径之间的复杂相互作用。例如，元表型可以通过直接 效应（例如 缺乏酶）或间接效应（例如调节剂的破坏）而产生。

目前，只有少数糖苷酶自溶蛋白抑制剂，如N-乙酰氨基葡萄糖酶（GlcNAcase）和N-乙酰基muramidases，可用作化学探针来研究PG的降解。为了解决这个问题，已经鉴定并表征了³⁵ 作为 枯草芽孢杆菌 生长的抑菌抑制剂，其靶向GlcNAcase LytG³² （图1）。LytG是一种 外源作用的GlcNAcase³⁶，是糖基水解酶家族73（GH73）中簇2的成员。它是营养生长过程中的主要活性GlcNAcase³²。据我们所知，马沙霉素是抑制细胞生长的PG作用GlcNAcase的第一种抑制剂。马沙霉素与 肺炎链球菌 的进一步研究发现，马沙霉素可能抑制该生物体中的细胞壁代谢³⁷。在这里，据报道，马沙霉素的制备被用作化学生物学探针，以研究革兰氏阳性生物 枯草芽孢 杆菌和 肺炎链球菌 的生理学。本文介绍了用马沙霉素进行亚最小抑制浓度治疗的形态学分析实例，以及协同/拮抗作用测定。使用具有明确定义的作用模式的抗生素进行协同作用和拮抗作用测定可以是探索细胞过程^38，39，40之间连接的有用方法。