Angew. Chem. :使用优化的底物和化学酶探针检测神经酰胺酶

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神经酰胺酶通过调控神经酰胺的产生和降解并同时生成下游相关信号分子参与皮肤屏障防御系统的构建。人们对人体表皮神经酰胺酶的功能已经有了较为清晰的认识,然而皮肤微生物分泌的神经酰胺酶及其功能研究相对缺乏。同时,可以用于研究皮肤微生物来源的神经酰胺酶的化学小分子工具的缺乏比如底物,探针 及抑制剂等也是亟待开发。近日新加坡国立大学Hao Li教授课题组发展了一系列可用于研究皮肤微生物分泌的神经酰胺酶的化学小分子工具。


首先, 作者基于已有报道理性设计并合成了可被微生物神经酰胺酶水解的特异性荧光底物S-B (图一,中间;图二A)。利用合成的这个荧光底物作者筛选了一系列潜在的微生物神经酰胺酶抑制剂,确定了最优抑制剂C6 (图二C,D,E,IC50 = 4.12 µM)。接着作者对C6的结构进行合理修饰,合成了5个光活化的亲和探针。通过筛选优化,作者确定了其中的JX-1(图一,右边)不仅能高效标记纯化的重组细菌神经酰胺酶,也适用于标记天然分泌到培养基中细菌神经酰胺酶(图三A)。最后,在运用荧光底物S-B和光活化亲和探针JX-1筛选临床糖尿病足溃疡样本过程中(图三B,C,D),作者发现样本中的细菌神经酰胺酶活性和铜绿假单胞菌丰度成正相关 (r = 0.8432, p < 0.0350),并与足部创伤面积成负相关(r = - 0.8515, p < 0.0314)。随后,为了进一步确定此神经酰胺酶的来源,作者借助于质谱-蛋白质组学和16S核糖体基因测序,确定这个细菌神经酰胺酶来自于铜绿假单胞菌。


这项研究表明了微生物分泌的神经酰胺酶可能参与皮肤屏障系统的构建与维稳,并可能与创面愈合有一定的联系。这些联系需要有更深入的功能性研究进一步确认证实。

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图一. 神经酰胺酶荧光底物和光活化亲和探针。

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图二. 神经酰胺酶荧光底物可用于微生物神经酰胺酶特异性检测及抑制剂筛选。

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图三. 神经酰胺酶荧光底物和光活化亲和探针用于筛选临床糖尿病足溃疡样本。

文信息

Detection of Bacterial Neutral Ceramidase in Diabetic Foot Ulcers with an Optimized Substrate and Chemoenzymatic Probes

Jiao Xia Zou, Wisely Chua, Dr. Zheng Ser, Shi Mei Wang, Grace Shu Hui Chiang, Kavitha Sanmugam, Boon Yeow Tan, Dr. Radoslaw M. Sobota, Prof. Dr. Hao Li


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202307553


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