lysSEP21 的克隆与纯化

研究团队从广谱沙门氏菌噬菌体 SEP4 中成功克隆并纯化了新型裂解酶 lysSEP21。通过 PCR 扩增和基因序列分析，确认了 lysSEP21 的基因序列，并利用大肠杆菌 BL21 进行高效表达。纯化后的 lysSEP21 蛋白在 −80°C 下保存 3 个月后活性无明显衰减，表现出良好的稳定性。

图1. lysSEP21 与革兰氏阴性细菌肽聚糖成分的最佳结合构象。

强大的抗菌活性与膜穿透机制

研究团队采用 36–42 小时成熟的单物种和双物种生物被膜模型进行实验。结果显示，lysSEP21 在 1 小时内即可显著减少生物被膜中的活菌数量，分别达到 2.41 ± 0.37 log₁₀ CFU/mL、1.07 ± 0.72 log₁₀ CFU/mL 和 3.68 ± 0.40 log₁₀ CFU/mL 的降低。此外，结晶紫染色实验表明，lysSEP21 在 5 小时内可使生物被膜总量减少≥90%。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察结果显示，lysSEP21 处理后的生物被膜结构被显著破坏，死细胞（红色荧光）大量增加，而活细胞（绿色荧光）显著减少。

杀菌效果、稳定性与安全性

在多种食品表面（包括牛肉、鸡肉、生菜和鸡蛋）的实验中，lysSEP21 展现出卓越的杀菌效果。在牛肉表面，lysSEP21 处理后细菌浓度减少了 2.12 log₁₀ CFU/cm³；在鸡肉表面，减少了 3.12 log₁₀ CFU/cm³；在生菜表面，减少了 2.72 log₁₀ CFU/cm²；在鸡蛋表面，减少了 1.36 log₁₀ CFU/mL。这些结果表明 lysSEP21 在不同食品基质上均能有效减少耐药沙门氏菌的污染。lysSEP21 在 pH 4–11 和温度 4–42°C 的条件下表现出良好的稳定性，活性保持在 90%以上。此外，lysSEP21 对 25 株不同血清型的沙门氏菌表现出高度特异性，而对 9 种非沙门氏菌无交叉抑制作用。纯化过程中未检测到内毒素残留，符合食品级添加剂的安全标准。

关键发现

1、lysSEP21 能够破坏细菌的外膜和内膜，导致 β-内酰胺酶和 β-半乳糖苷酶的释放，从而引起细胞死亡。

2、lysSEP21 处理后，生物被膜中的外多糖（EPS）含量显著减少，表明其能够有效降解被膜基质。

3、毒力和生物被膜调控基因 rpoS、csgD 和 csgA 的表达显著下调，削弱了被膜的形成和维持能力。

未来展望与应用潜力

研究团队计划进一步拓展 lysSEP21 的应用范围，包括开发 lysSEP21-壳聚糖复合涂层，用于食品包装的抗菌膜；与冷链物流合作，在禽肉分割生产线上试点在线喷淋系统；以及推进裂解酶与噬菌体联合疗法，为医院环境及畜禽养殖提供生物防控一体化方案。这些应用将为食品安全和公共卫生风险防控提供新的思路和方法。

参考来源：

Taj M I, Guan P, Ding Y, et al. Antibacterial activity and mechanism of novel phage endolysin lysSEP21 against dual-species biofilm of Salmonella and Escherichia coli and its application in food preservation[J]. International Journal of Food Microbiology, 2025: 111337.