报告内容
抗生素是对抗细菌感染性疾病的强效武器,传统抗生素的滥用使得耐药菌株的种类和数量飞速增长,多重耐药细菌的出现已成为全球医药、食品和农业等领域的主要威胁。新型抗生素的研发速度远远落后于新型耐药性细菌的出现,且研究成本高昂,此外抗生素可能还会对宿主造成不良影响。因此,研发高效安全、不引起细菌抗药性的抗生素替代品越来越重要。
本研究首先以豌豆蛋白、绿豆蛋白、大米蛋白为原料,以抗菌活性为考察指标,考察蛋白酶的酶解效果,确定最适的蛋白酶。根据GB/T 39101—2020多肽抗菌性测定抑菌圈法,豌豆蛋白的木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶水解液具有抑菌活性,微孔稀释法显示水解度为5%的豌豆蛋白木瓜蛋白酶水解液和12%的豌豆蛋白碱性蛋白酶水解液抑菌效果最好,抑菌率分别达到83.25%和65.86%。
随后采用液相色谱串联质谱分离鉴定豌豆蛋白酶解液中的多肽,基于多肽组学和生物信息学方法,利用AntiBP3数据库、CAMPR4数据库、APD3数据库筛选酶解液中抗菌肽预测得到5条潜在抗菌肽分别为RR***FK、KRH***PS、QKF***IF、I***PK、KF***FF,对5 条疑似抗菌肽进行溶血活性和细胞毒性预测,均未出现溶血活性和细胞毒性预测。通过对潜在抗菌肽半抑制质量浓度(half-maximal inhibitory concentration,IC50)和抑菌动力学的测定,确定I***PK、KF***FF、RR***FK抑菌效果较好,其IC50分别690.2、708.1、591 μg/mL。
进一步研究抗菌肽与金黄色葡萄球菌细胞膜的作用机理,Zeta电位的变化表明抗菌肽会与细菌细胞膜结合,经抗菌肽孵育过后金黄色葡萄球菌细胞膜电位发生变化且疏水性降低,表明抗菌肽与细菌细胞膜发生相互作用并造成严重的细胞膜损伤。膜损伤实验证实了抗菌肽会使细菌细胞膜破裂导致细胞内容物的流出,邻硝基苯-β-D-半乳糖苷与β-半乳糖苷酶反应的产物含量和激光共聚焦结果共同显示抗菌肽使金黄色葡萄球细胞膜通透性发生改变,导致细菌细胞死亡。扫描电镜观察从微观形态学角度进一步论证了抗菌肽与细菌相互作用破坏了细胞膜的通透性,导致胞质液泄漏,从而导致细菌的死亡。利用分子模拟对接结果表明抗菌肽会与金黄色葡萄球菌酰胺酶蛋白、DNA gyrase、二氢叶酸还原酶通过氢键结合,影响细菌正常的生理活动,导致细菌细胞死亡。
嘉宾介绍
实习编辑:山西师范大学食品科学学院 夏静;责编:张睿梅
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