新型细菌素PCM7-4：高效瓦解李斯特菌生物膜，多靶点抑制其“保护罩”

单增李斯特菌是一种重要的食源性致病菌，能在食品加工设备、包装材料等多种表面形成生物膜。生物膜是细菌为应对外界不良环境如抗生素、消毒剂、极端pH和温度而构建的复杂群落，其核心是细菌自身分泌的胞外聚合物（EPS）。一旦形成生物膜，细菌对抗菌剂的抵抗力可提升100至1000倍，成为食品工业中难以清除的污染源和感染爆发的潜在风险。

因此，开发能够有效抑制或清除李斯特菌生物膜的新型制剂至关重要。细菌素）作为细菌产生的核糖体合成抗菌肽，因其高效、低毒、不易产生耐药性等特点，成为对抗生物膜的理想候选者。

PCM7-4：源自海洋的III类细菌素

本研究聚焦于一种名为PCM7-4的新型III类细菌素。该物质前期已从海洋来源的Bacillus velezensis CM7-4中成功分离纯化，并证实对浮游态的李斯特菌具有强效抑制作用，其最低抑菌浓度（MIC）为5.625 µg/mL。

本研究旨在进一步探究PCM7-4在亚抑菌浓度（SIC） 下，对李斯特菌生物膜形成的抑制作用及其深层机制，以避免直接杀菌对生物膜抑制研究的干扰。

核心发现：亚抑菌浓度下，多维度瓦解生物膜

研究表明，即使在1/16×MIC（0.35 µg/mL） 和1/8×MIC（0.70 µg/mL） 的极低浓度下，PCM7-4仍能显著破坏李斯特菌生物膜的结构与功能，其作用是多维度、多靶点的：

显著降低生物膜生物量：经结晶紫染色定量，1/16×MIC和1/8×MIC的PCM7-4分别使生物膜形成量减少了23.99%和45.11%。

抑制关键“骨架”物质合成：生物膜的稳定性高度依赖胞外多糖（EPS）。PCM7-4能显著降低EPS产量，降幅达30.4%（1/16×MIC）和45.27%（1/8×MIC），从根本上削弱了生物膜的物理结构。扫描电镜（SEM）观察直观显示，经处理的生物膜结构松散，细菌聚集程度显著降低。

削弱细菌运动与附着能力：细菌的鞭毛运动能力是其初期附着并形成生物膜的关键。PCM7-4处理后的李斯特菌运动扩散圈明显缩小，表明其运动性受到抑制。这阻止了细菌向附着点的有效迁移。

直接杀伤生物膜内细菌：PCM7-4不仅能抑制生物膜形成，还能攻击已形成的生物膜。实验显示，它可显著降低生物膜内细菌的存活率（降低28.6%-43.3%）并减少细菌总数，实现了对生物膜内“居民”的有效清除。

分子机制：多通路基因表达下调

为阐明PCM7-4的作用机制，研究通过RT-qPCR分析了14个与生物膜形成相关基因的表达变化：

鞭毛相关基因：flaA（鞭毛蛋白）、figE（钩蛋白）、fliG、motA、motB（鞭毛马达蛋白）等基因表达显著下调，从分子层面解释了细菌运动性丧失的原因。

群体感应（Quorum Sensing）基因：agrA和luxS的表达被抑制。群体感应是细菌间通信、协调生物膜形成与解离的关键系统，抑制该系统可扰乱细菌的集体行为。

毒力因子基因：与宿主细胞侵袭（inIA，inIB）、磷脂酶活性（plcA，plcB）及溶血毒素（hly）相关的毒力基因表达也明显下降。这些因子不仅参与感染过程，也影响生物膜内的细菌相互作用和稳定性。

这些结果表明，PCM7-4并非通过单一途径起作用，而是通过一个协同网络，同时干扰细菌的运动、细胞间通讯和毒力表达，从而多管齐下地阻止生物膜的建立与维持。

结论与展望

本研究表明，新型细菌素PCM7-4在远低于杀菌浓度的剂量下，便能通过“破坏骨架（EPS）-限制移动（鞭毛）-干扰通讯（群体感应）-降低毒力”的多重机制，有效抑制并破坏单增李斯特菌的生物膜。

这一发现凸显了PCM7-4作为一种高效、多靶点生物膜抑制剂的巨大潜力，为开发用于食品工业设备清洗、生物防腐乃至医疗器械表面处理的新型抗生物膜制剂提供了强有力的候选分子。未来研究需进一步优化其生产制备工艺，并深入探究其在复杂食品基质或真实感染环境中的功效与安全性，以推动其从实验室走向实际应用。

参考文献：

[1]Ma H, Peng J, Li Y, Pan R, Long Y, Zhao Y, Ding Y, Ma Y. Antibiofilm effects of bacteriocin PCM7-4 on Listeria monocytogenes. PLoS One. 2025 Jun 5;20(6):e0325109. doi: 10.1371/journal.pone.0325109. PMID: 40471979; PMCID: PMC12140390.