实验筛选设计Clostridium novyi-NT孢子萌发剂

　　诺维梭菌是一种抗癌细菌治疗剂，可在缺氧肿瘤内萌发杀死癌细胞，但诺维梭菌的实际萌发触发因素仍然未知。在这项研究中，使用组合实验设计筛选候选萌发剂，并发现D-缬氨酸是一种有效的萌发剂，在4.2 mM浓度下诱导50% 孢子萌发。L-和D-氨基酸的这种立体柔性效应表明孢子萌发是一个复杂的过程，其中对映体相互作用可能是混杂因素。该研究还确定L-半胱氨酸为萌发剂，次黄嘌呤和肌苷为共萌发剂。其他几种氨基酸以相互作用依赖性方式促进(L-缬氨酸、L-组氨酸、L-苏氨酸和L-丙氨酸)或抑制(L-精氨酸、L-甘氨酸、赖氨酸、L-色氨酸)萌发。D-丙氨酸抑制所有萌发，即使在复杂的生长培养基中也是如此。该工作为提高C. novyi-NT孢子在肿瘤中的萌发功效奠定了基础。

　　如图1b所示，利用实验设计的原则，组合测试20种氨基酸的组合对诺维梭菌芽孢萌发的作用效果。在组合筛选过程中，确定L-缬氨酸、L-半胱氨酸、L-组氨酸、L-苏氨酸为关键的促萌发因子。而L-精氨酸、L-甘氨酸、赖氨酸、L-色氨酸为萌发的拮抗剂。如图1c所示，在单独筛选实验中，发现L-半胱氨酸及L-丙氨酸有显著的促萌发作用。

　　图1 促萌发剂的组合筛选及单独筛选

　　如图2a-c所示，测试了5种有促萌发作用的氨基酸之间的相互作用。组合筛选过程中，确定L-半胱氨酸为显著的促萌发剂。并经过分析，L-半胱氨酸与其他氨基酸的组合并没有显著的促萌发作用。如图2d-f所示，L-精氨酸、L-甘氨酸、L-赖氨酸有效的抑制L-半胱氨酸的促萌发作用。

　　图2 不同氨基酸之间的相互作用

　　如图3a-b所示，探究嘌呤衍生物对L-半胱氨酸促进芽孢萌发的协同作用。发现次黄嘌呤和肌苷是显著的共萌发剂。如图3c所示，但是嘌呤衍生物之间没有显著的促进相互作用。

　　图3 不同嘌呤衍生物之间的相互作用

　　如图4示，探究D-氨基酸对芽孢萌发的抑制作用。D-半胱氨酸及D-丙氨酸能够有效的抑制芽孢萌发，而D-缬氨酸不能。如图5所示，D-缬氨酸能以极低的浓度促进芽孢萌发。

　　图4不同D-氨基酸对芽孢萌发的作用

　　图5 D-缬氨酸是一种促萌发剂

　　参考文献：https://doi.org/10.1038/s42003-023-04496-9