抗菌肽擴大了新抗生素候選範圍 有望解決日益嚴重的超級細菌問題

（圖片來源於網路）

人體產生許多抗菌肽可以幫助免疫系統抵禦感染。希望利用這些肽作為潛在抗生素的科學家們目前發現，人體中的其他肽也具有強大的抗菌作用，擴大了新的抗生素的候選範圍。

在這項新研究中，來自麻省理工學院和University of Naples Federico II的研究人員發現，蛋白質胃蛋白酶原(胃蛋白酶原是一種用於消化胃內食物的酶)的碎片可以殺死沙門氏菌和大腸桿菌等細菌。

研究人員相信，通過改造這些肽可以增強它們的抗菌活性，他們可能能夠開發出合成肽，可以用作抗耐葯細菌的抗生素。

Cesar de la Fuente-Nunez(麻省理工學院博士後和Areces基金會研究員)說：「這些肽確實是一個很好的工程模板。現在的想法是利用合成生物學進一步改造它們，使它們更有效。」

這篇論文發表在1月20日的ACS合成生物學雜誌上，論文的其他作者包括電氣工程、計算機科學和生物工程副教授Timothy Lu以及前訪問學生Marcelo Der Torossian Torres。

發現新功能

幾乎存在於所有的生物體中的抗菌肽可以殺死許多微生物，但它們通常不足以單獨作為抗生素藥物使用。包括de la Fuente-Nunez和Lu在內的許多科學家一直在探索創造這些肽的更有效版本的方法，希望找到新的武器來對抗日益嚴重的耐抗生素細菌問題。

在這項研究中，除已知的抗菌肽以外，研究人員想要探究在人體中發現的其他蛋白質是否也能殺死細菌。為此，他們開發了一種搜索演算法用來分析人類蛋白質序列資料庫，尋找與已知抗菌肽相似的地方。

de la Fuente-Nunez說:「這是一種數據挖掘方法，可以非常容易地找到以前未被發現的肽。我們已經知道有一些模式與經典抗菌肽相關，搜索引擎通過資料庫發現了一些與我們已知能夠組成了一種殺死細菌的肽的類似的模式。」

在近2000種人類蛋白質的篩選中，該演算法確定了大約800種可能具有抗菌活性的蛋白質。在ACS合成生物學的論文中，研究小組關注的是肽胃蛋白酶原，它的作用是分解食物中的蛋白質。胃蛋白酶原由胃壁細胞分泌後，胃中的鹽酸與胃蛋白酶原混合，將其轉化為胃蛋白酶A，消化蛋白質，並形成其他小片段。

這些以前沒有被了解功能的片段在抗菌篩選中作為候選片段出現。

一旦研究人員確定了這些候選者，他們就利用它們對實驗室培養皿中培養的細菌進行了測試，發現這些候選者可以殺死多種微生物，包括諸如沙門氏菌和大腸桿菌這樣的食源性病原體，以及包括綠膿桿菌在內的其他微生物。綠膿桿菌通常會感染囊性纖維化患者的肺部。這種測試效果在酸性pH(與胃部酸性程度相當)和中性pH下都可以觀察到。

de la Fuente-Nunez說:「人的胃受到許多病原細菌的攻擊，所以我們有一個宿主防禦機制來防禦這種攻擊是有道理的。」

更有效的藥物

研究人員還測試了三種胃蛋白酶原片段對抗老鼠的綠膿桿菌皮膚感染，發現這些肽能顯著減少感染。這種肽殺死細菌的確切機制尚不清楚，但研究人員的假設是，這種多肽帶正電荷，可以與帶負電荷的細菌細胞膜結合，在膜上形成跨膜的離子通道，破壞了膜的完整性，造成細胞內容物泄漏，從而殺死細胞。這種機制與其他抗菌肽類似。

研究人員現在希望改造這些肽，使它們更有效，這樣它們就有可能被用作抗生素。他們還在從除人類以外的生物中尋找新的多肽，並計划進一步研究演算法識別出的其他一些人類多肽。

de la Fuente-Nunez表示:「我們已經擁有一個所有這些分子的圖譜，下一步是證明它們是否具有抗菌性能，以及它們是否可以被開發成一種新的抗菌藥物。」

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