核心提示：金黄色葡萄球菌会导致危及生命的疾病。多重耐药金葡菌感染的日益流行是一个全球卫生问题，亟需开发新的治疗方案。肽聚糖降解酶(肽聚糖水解酶，PGHs)已成为一类对金葡菌和其他病原体非常有效的抗菌蛋白。
金黄色葡萄球菌会导致危及生命的疾病。多重耐药金葡菌感染的日益流行是一个全球卫生问题，亟需开发新的治疗方案。肽聚糖降解酶(肽聚糖水解酶，PGHs)已成为一类对金葡菌和其他病原体非常有效的抗菌蛋白。当应用于革兰氏阳性细菌时，PGHs水解肽聚糖层内的键，导致细菌裂解快速死亡。这种裂解高度特异性，独立于细胞的代谢活性或抗生素耐药模式。然而，PGHs的全身应用受到其体内活性低和血清循环半衰期短的限制。为了解决这个问题，需要延长对人血清中金葡菌具有高活性的PGHs的半衰期。通过PGHs与白蛋白结合域(ABD)的融合，可以实现半衰期的延长和血清循环的增加，从而导致人血清白蛋白的高亲和力募集和大蛋白复合物的形成。重要的是，ABD融合的PGHs对多种耐药金黄色葡萄球菌菌株保持了较高的杀伤活性。被称为ABD_M23的首选候选蛋白被用于治疗金黄色葡萄球菌诱导的小鼠菌血症。我们的研究结果表明ABD_M23的功效明显高于亲本M23酶。我们得出的结论是，与ABD融合是延长PGHs半衰期的一种强有力的方法，扩大了这些酶制剂治疗耐多药细菌感染的治疗潜力。
首先作者通过开发的程序预测数据库中所有PGHs对金葡菌的裂解效果，然后对预测出来的具有潜在应用价值的PGHs进行表达纯化，并衡量其裂解效果和血清中半衰期，进一步筛选出人血清中抗金葡菌活性最强的PGHs：M23, CH-GH15和CH-Tw (A-D)。
进一步测定了亲本PGHs和ABD融合体(插入到PGH的不同位置)在人类血液中(体外)对抗三种金葡菌菌株的活性：
ABD(L33)_M23、ABD(L33)_CH-Tw、ABD(L66)_CH-Tw与其亲代PGHs活性相当。
为了研究ABD在与所选的PGHs融合后是否仍然具有功能，在电泳迁移率变化试验(EMSA)中测试了亲本及融合ABD的PGHs(图A)与HSA的结合(图B)：
结果发现，只有融合ABD的PGHs与HSA孵育后未能迁移到凝胶中，表明融合ABD的PGHs仍具有结合功能，形成了一个高分子质量的复合物。
进一步探究发现，ABD融合体在人血液中对金葡菌保持高酶活性：
并且发现其无细胞毒性：
亲代和融合ABD的PGHs对人MG-63细胞均无细胞毒性。
进一步沿着发现，与ABD融合可延长PGH的血清循环半衰期：
直至实验结束，小鼠血清中所有融合ABD的PGHs的水平仍高于其各自亲本的水平。
最后，融合ABD的PGH在小鼠模型中显著提高了体内疗效：
48h后，与对照组相比，亲本PGH和融合ABD的PGH处理组的细菌负荷显著降低，且融合ABD的PGH降低最大。
思考与启示：
1) 裂解酶的工程化改造要根据预期使用场景选择具体的改造技术路线和筛选用于改造的PGH候选者;
2) 为裂解酶的功能性改造及后续的有效治疗方案提供了理论支撑;
3) 对于细菌耐药性的解决方案，在裂解酶的基础上进行适合未来应用场景的多功能化改造是一种新的思路。
原文章链接：https://doi.org/10.1128/mBio.01781-20
