新的抗生素有着落了？MIT研究针对人类蛋白质进行筛选发现部份具新型抗菌效果

人体能够产生许多种抗菌肽，来帮助免疫系统抵御感染。近日，希望利用这类肽作为未来新型的抗生素的科学家们终于发现，人体中其他肽也具有强力的抗菌作用，扩大了新型的抗生素候选范围。

 

在这项新研究中，来自麻省理工学院和那不勒斯腓特烈二世大学的研究人员发现，一种用于消化胃里食物的酶——胃蛋白酶原的片段可以杀死沙门氏菌（Salmonella）和大肠杆菌（E. coli）。

 

研究人员认为，通过修改这些肽来增强他们的抗菌活性，或能够开发出作为针对性杀死耐药细菌的合成肽。

 

图丨麻省理工学院的研究人员发现，通常由胃主细胞分泌的肽类具有以前不为人知的抗菌活性（来源：Ella Maru Studio）

 

“这些肽确实是一类很棒的修改模板。我们现在的想法是利用合成生物学来进一步修改它们，使它们更有效力，”麻省理工学院博士后、Areces 基金会研究员、论文的高级作者之一 Cesar de laFuente-Nunez 说。

 

这项研究发表在 8 月 20 日的《ACS 合成生物学》杂志（ACS Synthetic Biology），其他来自麻省理工学院的作者包括：电气工程与计算机科学、生物工程学副教授 Timothy Lu；前访问学生 Marcelo Der TorossianTorres。

 

发现新功能

抗菌肽能够杀灭许多种微生物，几乎在每一种生物体内均存在，然而它们通常没有足够效力作为抗生素药物被单独使用。包括 de la Fuente-Nunez 和 Lu 在内的许多科学家一直在探索创造这类多肽的更强力版本的方法，希望能找到用来对抗日益严重的耐药细菌问题的新武器。

 

在这项研究中，研究人员们想要探索在人体中发现的除了抗菌肽之外的其他蛋白质，是否也能杀死细菌。为了实现这一目标，他们开发了一种搜索算法，该算法可以分析人类蛋白质序列数据库，寻找与已知的抗菌肽相似的地方。

 

“这是一种数据挖掘方法，可以很容易地找到以前未被研究过的肽，”de laFuente-Nunez 说。“我们所知道的序列模式与经典的抗菌肽相关，而搜索引擎会通过数据库，找到与我们所知道的使肽类能够杀死细菌的序列模式相似的序列。”

 

（来源：Ella Maru Studio）

 

在近 2000 种人类蛋白质筛选中，该算法识别出其中大约 800 种可能具有抗菌活性。在这篇论文中，研究团队把注意力集中在胃蛋白酶原肽上，它的作用是分解食物中的蛋白质。胃蛋白酶原从胃粘膜主细胞分泌出后，与胃里的盐酸相遇，被转化为胃蛋白酶 A，其能力是将蛋白质消化成若干小片段。

 

这种肽片段以前没有任何已知的功能，却通过了抗菌筛选成为备选者。

 

研究人员鉴定出这些候选肽后，用培养皿中的细菌测试它们的抗菌能力，结果发现它们可以杀死各种各样的微生物，包括一些食源性病原体，如沙门氏菌、大肠杆菌；及其他细菌，包括经常感染囊性纤维化患者肺部的绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）。这种效应在酸性 pH 值（如胃酸）及中性 pH 值均有效。

 

“人类的胃受到许多致病细菌的攻击，所以我们有一种宿主防御机制来保护自己免受这种攻击，非常合理。”de la Fuente-Nunez 说。

 

更多强力药物

研究人员同时在皮肤感染绿脓杆菌的小鼠身上测试了三种胃蛋白酶原片段，结果发现这些肽能够显著减少感染。这种肽杀死细菌的确切机制尚不清楚，但研究人员假设认为，它们的正电荷使肽与带负电荷的细菌膜结合，并使其穿孔，这一机制与其他的抗菌肽类似。

 

研究人员现在希望对这些肽进行修饰，使其效力更高，从而使它们被作为抗生素使用。他们也在寻找除人类外的生物的新肽，同时计划进一步研究由算法识别出的其他人类肽。

 

“我们有一个所有这些分子数据集合，下一步是证明它们是否真的具有抗菌性能，以及它们是否都能作为一种新的抗菌药来开发。”de la Fuente-Nunez 说。

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编辑：XHR

参考：http://news.mit.edu/2018/biological-engineers-discover-new-antibiotic-candidates-0820

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