研究背景
在全球抗菌素耐药性(AMR)危机愈发严重的背景下,科学家们正面临如何应对这一挑战的迫切任务。根据健康指标与评估研究所(IHME)和牛津大学的联合研究,2019年全球约有1366万人因微生物引发的败血症而死亡,其中65%(约888万例)与细菌感染直接相关,而抗菌素的耐药性又导致了495万人死亡。在这一严峻形势下,基于酶的抗菌疗法(enzyme-based antibacterials)正在为传统抗生素的局限性提供新的突破。尤其是噬菌体来源的内溶素(endolysins)因其能够精准靶向细菌细胞壁而备受关注。尽管大多数内溶素仅对革兰氏阳性菌有效,但通过蛋白质工程构建的模块化裂解酶(MLE)显示出提升对革兰氏阴性菌疗效的潜力。
未来方向:从实验室到临床的转型本研究不仅验证了“酶-溶剂协同”策略的可行性,还通过Prometheus蛋白稳定性分析平台的检测,确认了MLE-15的工业化潜力。这为其在慢性伤口护理、医疗器械消毒等领域的转化应用奠定了基础。
研究内容
波兰格但斯克大学(University of Gdańsk)的极端微生物生物学实验室专注于极端环境下微生物的研究,近期发表了题为“Deep Eutectic Solvent Enhances Antibacterial Activity of a Modular Lytic Enzyme Against Acinetobacter baumannii”的文章。研究团队利用VersaTile方法构建了一种模块化裂解酶MLE-15,并对其抗菌活性进行了深入探讨。MLE-15由热稳定的溶血素Ph2119的酶活性结构域构成,在模块化设计上展现出卓越的抗菌性能。同时,研究团队还探索了天然低共熔溶剂reline与MLE-15的联用效果,发现其在抗菌方面表现出显著的协同作用。研究结果显示,MLE-15能够有效抑制广泛耐药菌株鲍曼不动杆菌RUH134的生长,突显出其强大的抗菌效力。这一发现为开发新型抗菌剂提供了科学依据,特别是在应对全球性抗生素耐药性挑战时,展现出重要的临床应用前景。
MLE-15的组成为天蚕素A,它通过连接元件与CBD(细胞壁结合域)相连,再与EAD(催化结构域)结合。通过生物信息学方法可视化MLE-15的三级结构,帮助理解蛋白质的整体形态及结构域的相对位置。研究者使用多种预测算法构建的MLE-15模型进行比较,最终选用基于OmegaFold的模型,认为其为最准确的表示。
研究亮点
Prometheus的精准分析揭示了酶的热稳定性。为研究MLE-15的热稳定性,研究团队利用Prometheus蛋白稳定性分析平台的微量差示扫描nanoDSF技术模块,通过监测蛋白质加热过程中荧光信号的变化,确定了其蛋白质熔解温度Tm达到9397±038°C。该结果明显高于传统天然酶,表明MLE-15具备卓越的耐高温特性。
MLE-15与reline的联合使用在治疗耐药性极强的鲍曼不动杆菌和枯草芽孢杆菌方面展示出令人瞩目的协同效应,成为对抗细菌感染的潜在药物。在与传统抗生素(如美罗培南)无法清除的休眠细胞的案例中,MLE-15与reline联合使用能在短短3小时内彻底消灭这些细胞,以防止感染复发,这一成果具有了挽救全球抗菌素耐药性危机的潜力,为传统抗生素提供了真正的替代方案。
技术优势 - 为什么选择Prometheus?
Prometheus的nanoDSF技术模块可在高温条件下实时监测蛋白质折叠状态,精确测定热稳定性。平台支持广泛的升温范围(15°C~110°C),帮助科研人员解锁耐高温蛋白质的热稳定性特征,提供灵活的技术扩展,包括Backreflection,DLS和SLS模块,可同时获取胶体稳定性数据。在AMR危机的驱动下,模块化裂解酶与深共熔溶剂的“智能组合”为后抗生素时代提供了兼具精准性与可持续性的解决方案。正如研究者所言:“我们正在从分子层面重新定义抗菌战争的规则。”