王磊等人报道仿生多肽捕获细菌的新型治疗方法​

防御素(HD,Human defensin)是一类富含二硫键的阳离子型多肽,广泛分布于真菌、植物与动物中,是生物免疫系统中的重要调节分子,并且大多数防御素(HD)具有直接杀菌功能,是重要的抗菌肽。其中人防御素(HD)6,在小肠分泌性潘氏细胞高表达。然而,在对比其他防御素,它缺乏明显的杀菌活性。研究表明HD6通过自组装形成纤维网络,铆钉细菌阻止其入侵宿主细胞,HD6这种“包围而不攻击”的自然超分子抗菌机制的发现提供了一种仿生模型,可以作为一种新的抗菌策略。此研究基于多肽,利用纳米科技在体内实现了HD6抗菌过程仿生,取得较好的抗菌效果。
近日,Science Advances在线发表了国家纳米科学中心王磊研究员等人的成果,题为A biomimetic peptide recognizes and traps bacteria in vivo as human defensin-6。该研究受人类先天免疫系统自组装肽HD6启发,设计并合成了一条HD6模拟肽(HD6 mimic peptide, HDMP)HDMP通过亲疏水作用形成纳米颗粒,靶向至体内的金黄色葡萄球菌表面,自组装形成纳米纤维捕获细菌,阻止细菌入侵宿主细胞,防治感染。
图1. 天然HD6和人造HDMP的抗菌机制
具体来说,HDMP由三个模块组成 bis-pyrene(i)KLVFF(ii)RLYLRIGRR(iii)
(i)芳香族双芘(BP)由于聚集诱导发光产生的荧光可用于监测HDMP在体内的生物分布。
(ii)KLVFF序列是β-折叠纤维结构的肽骨架,模仿了β-折叠结构的HD6纤维网络。
(iii)配体肽序列RLYLRIGRR可与革兰氏阳性细菌的独特成分脂磷壁酸(LTA)结合,并赋予HDMP识别功能。
在HDMP形成纳米颗粒之后,遇到金黄色葡萄球菌表面的脂磷壁酸(LTA)后,发生形貌转化形成纳米纤维。(图2)
图2. HDMP的制备及形貌转化过程
研究发现HDMP可以识别革兰氏阳性细菌,而不是革兰氏阴性细菌,并通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)验证了HDMP对细菌的识别能力。随后,为了进一步证明HDMP的识别能力和自组装能力,通过透射电子显微镜(TEM)发现在金黄色葡萄球菌表面,由配体-受体相互作用诱导的自组装作用下,HDMP从NPs转化为NFs。
为进一步验证HDMP与金黄色葡萄球菌的相互作用,扫描电镜(SEM)显示了HDMP在金黄色葡萄球菌表面及周围形成了纤维网络。金黄色葡萄球菌是一类侵袭性细菌,可入侵宿主细胞,引起皮肤和软组织感染以及败血症。研究表明,HDMP可以捕获金黄色葡萄球菌并显着抑制其入侵。(图3)研究人员分别采用小鼠肌肉组织感染和小鼠败血症模型进行治疗,发现感染率显著降低,存活率显著提高。
图3. 捕获并抑制金黄色葡萄球菌入侵
总结来说,该研究为菌群失衡和细菌耐药性提出了新的解决方案,自组装的纳米纤维网络捕获细菌以抑制细菌入侵,从而提供了一种新的抗菌策略。此外,该策略提供了一种新的体内过程仿生概念,以防止特定细菌入侵,可能解决目前抗生素的尴尬局面。
原文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaaz4767.full
研究进展

陈雷组报道人源SOAT1(ACAT1)与竞争性抑制剂复合物的结构

2020-5-24 14:47:25

研究进展

粪便移植或可治疗肥胖和2型糖尿病 微生物宝藏医用价值潜力巨大

2020-5-24 14:48:10

声明 本网站部分文章源于互联网,出于传递更多信息和学习之目的转载,并不保证内容正确或赞同其观点。
如转载稿涉及失效、版权等问题,请立即联系管理员;我们会予以修改、删除相关文章,请留言反馈
Notice: When your legal rights are being violated, please send an email to: sci666net@qq.com.
0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索