噬菌体展示技术有效提高抗菌肽对金黄色葡萄球菌的特异性靶向能力

抗生素作为对抗微生物感染的有效手段，广泛应用于临床治疗和动物生产中。抗菌肽作为抗生素的潜在替代品，已显示出良好的应用前景。然而，由于其广谱抗菌活性，大多数抗菌肽往往会导致宿主肠道菌群失衡。此外，全身使用广谱药物治疗局部感染可能会引起毒性，这一点不容忽视

噬菌体展示技术涉及编码外源蛋白或小分子多肽的DNA片段与编码表面蛋白的噬菌体基因的融合，然后这些表面蛋白通过融合蛋白存在于噬菌体表面。外源蛋白和小分子多肽特异性识别并结合靶分子。因此，这项技术被广泛用于筛选靶向药物，制备疫苗和单克隆抗体，以及监测和诊断肿瘤

在一项新的研究中，研究人员使用噬菌体展示技术从随机肽库中筛选出九个七肽序列，以金黄色葡萄球菌6538为目标细菌。这项工作发表在《生活》杂志上

选择亲和力最高的七肽序列（SYWVRAS）作为靶结构域。研究人员通过GGG作为接头，将七肽序列与富含疏水性氨基酸的temporin-SHf连接后，在C端添加了几种阳离子氨基酸（R或K），从而进一步提高了其抗菌活性。与temporin-SHf相比，所设计的肽对金黄色葡萄球菌具有更高的特异性抗菌活性。这表明筛选的七肽序列在与模板肽连接后有效地提高了特异性抗微生物活性

为了进一步验证SFK2处理对膜完整性的影响，将金黄色葡萄球菌6538与最终浓度为8μM的SFK2一起孵育，并在激光扫描共聚焦显微镜下观察荧光分布。在8μM SFK2下诱导的金黄色葡萄球菌ATCC 6538的绿色荧光（SYTO9）和红色荧光（PI）重叠，表明其细胞膜严重破坏并导致细胞死亡

随后，为了研究SFK2的靶向能力，将金黄色葡萄球菌ATCC 6538和大肠杆菌ATCC 25922以1:1混合，用8μM SFK2处理，然后加入SYTO9和PI荧光染料，使用激光扫描共聚焦显微镜进行观察。在8μM浓度的SFK2下，金黄色葡萄球菌ATCC 6538的绿色荧光和红色荧光被诱导重叠，而大肠杆菌ATCC 25922只发出绿色荧光而没有发出红色荧光，表明其膜完整性没有被破坏

将金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌与不同浓度的SFK2一起孵育，并使用流式细胞术对其膜完整性进行定量。8、4和2μM的SFK2分别诱导92.78%、70.08%和28.38%的金黄色葡萄球菌死亡率。然而，即使在8μM SFK2的最终浓度下，铜绿假单胞菌和大肠杆菌仍保持了90%以上的存活率，与对照组的差异可以忽略不计

为了进一步验证这一假设，使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察SFK2处理的金黄色葡萄球菌的形态变化。在SEM下，未处理的金黄色葡萄球菌表面完整且光滑圆形。用2μM SFK2处理2小时后，金黄色葡萄菌破裂，内容物流出细胞外。透射电镜下，对照组金黄色葡萄球菌细胞膜结构完整，细胞质致密。用2μM SFK2处理2小时后，金黄色葡萄球菌的细胞膜破裂，细胞内容物排出

研究人员使用腹膜内和尾静脉注射构建并评估了小鼠全身感染模型。与生理盐水对照组相比，这两种给药方式都显著减少了器官中的菌落数量，肝细胞破裂和过滤中的炎症细胞等症状也显著减少。由于小猪在解剖学、生理学和营养代谢方面与人类相似，该团队以小猪为模型进一步验证了SFK2的体内效应。发现SFK2在用于治疗金黄色葡萄球菌感染的仔猪模型中在体内保持活性

这些结果表明，使用噬菌体展示技术筛选的七肽序列可以有效提高肽对金黄色葡萄球菌的特异性靶向能力，为后续窄谱抗菌药物的开发提供参考 More information: Tao Wang et al, Phage‐displayed heptapeptide sequence conjugation significantly improves the specific targeting ability of antimicrobial peptides against Staphylococcus aureus, mLife (2024). DOI: 10.1002/mlf2.12123