痢疾杆菌在杀菌蛋白面前的“狼狈”显微镜下大揭秘

近日，中国科学院大学资源与环境学院的研究团队在《国际生物大分子杂志》上发表了一项研究，揭示了一种新型裂解蛋白LysSGF3的抗菌和抗生物膜潜力。该蛋白来源于痢疾杆菌Microviridae噬菌体SGF3，展现出对多种病原菌及生物膜的强大抑制能力，为应对抗生素耐药性问题提供了新的解决方案。

痢疾杆菌（Shigella spp.）是一种引起细菌性痢疾的短杆状革兰氏阴性菌。细菌性痢疾是一种急性肠道传染病，全球每年约有1.647亿病例，其中163.2百万发生在发展中国家，导致约110万人死亡。痢疾杆菌通过形成生物膜增加其耐药性和持久性，使得感染更难以控制。生物膜是由细菌细胞及其分泌的胞外基质组成的复杂结构，对抗生素具有更强的耐受性。因此，开发新型抗菌剂以有效控制痢疾杆菌感染已成为公共卫生领域的重要课题。

研究团队从痢疾杆菌噬菌体SGF3中克隆并表达了三种未被鉴定的蛋白，其中一种被命名为LysSGF3的蛋白展现出显著的裂解活性。实验表明，LysSGF3在100微克/毫升的浓度下，对痢疾杆菌1.10599株的裂解率达到76.13%，其最小抑制浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）分别为50微克/毫升和300微克/毫升。此外，LysSGF3不仅对痢疾杆菌有效，还对11种革兰氏阴性菌（包括大肠杆菌和爱德华氏菌）和3种革兰氏阳性菌（包括金黄色葡萄球菌和芽孢杆菌）展现出广泛的裂解谱。

LysSGF3的抗菌特性不仅体现在其对浮游细菌的快速裂解能力上，还在于其对生物膜的显著去除效果。实验中，LysSGF3对痢疾杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌形成的单种生物膜的去除率至少达到50%，并且对由痢疾杆菌与其他菌株共同形成的复合生物膜也表现出良好的去除效果。这一特性使得LysSGF3在控制生物膜相关感染方面具有潜在的应用价值。

LysSGF3作为一种单链DNA噬菌体的裂解蛋白，其作用机制可能与干扰细菌细胞壁合成相关。与双链DNA噬菌体的“裂解蛋白-孔蛋白”二元裂解系统不同，单链DNA噬菌体的裂解蛋白能够单独作用于细菌细胞壁，通过阻断细胞壁合成的关键酶（如MraY）来实现细菌的裂解。此外，LysSGF3在37摄氏度和pH 7的条件下展现出最强的裂解活性，且在4摄氏度到55摄氏度以及pH 4到10的范围内均能保持一定的活性。然而，高浓度的铝离子、铜离子和镁离子会对其活性产生一定的抑制作用。

LysSGF3作为一种新型的抗菌和抗生物膜工具，为应对抗生素耐药性问题提供了新的思路。其广泛的抗菌谱和对生物膜的良好去除效果使其在医疗、食品卫生等领域具有潜在的应用前景。然而，LysSGF3的具体作用机制和结构特性仍有待进一步研究。此外，将其作为抗菌剂的广泛应用也需要更多的实验研究和临床试验来验证其安全性和有效性。未来的研究将致力于深入探索LysSGF3的作用机制，并评估其在不同应用场景中的潜力，以期为全球抗生素耐药性挑战提供一种有效的解决方案。

S.flexneri 1.10599细菌溶液对杀菌蛋白的反应

参考文献：
Chang Z ,Liu B ,Lu H , et al.Cloning and characterization of the lysis protein LysSGF3 from Shigella Microviridae phage SGF3 for control of pathogenic bacteria and biofilms.[J].International journal of biological macromolecules,2025,144676.