探秘 α- 毒素（Hla）变体：从结构成像到溶血活性中和的关键突破

金黄色葡萄球菌（S. aureus）感染问题严峻，其 α- 毒素（Hla）致病力强。研究人员针对 Hla 变体展开研究，用高速原子力显微镜（HS-AFM）成像，发现不同突变体结构差异，且其抗血清能中和 Hla 溶血活性。这为开发相关治疗手段提供依据。

　　

在微生物的世界里，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）可谓是臭名昭著，它是 “ESKAPE” 六大高致病性且耐药的细菌病原体之一。这家伙在人类健康领域肆意捣乱，引发的疾病多种多样，从常见的血液感染、软组织和皮肤脓肿，到较为严重的肺炎、细菌性心内膜炎等，严重威胁着人们的健康。

抗生素原本是对抗细菌感染的有力武器，然而在与金黄色葡萄球菌的 “战斗” 中，却逐渐陷入困境。一方面，多药耐药菌株不断涌现，使得许多抗生素的疗效大打折扣；另一方面，即便经过治疗，患者仍面临着再次感染的风险。金黄色葡萄球菌能如此嚣张，α- 毒素（Hla，也叫 α- 溶血素）在其中扮演了重要角色。它就像细菌的 “秘密武器”，能与细胞表面结合，然后聚合成跨膜孔结构，最终导致细胞裂解，帮助细菌顺利入侵组织和器官。而且，Hla 在大多数临床金黄色葡萄球菌菌株中都很保守，还是个 “高抗原性选手”，动物实验表明，那些缺少 Hla 表达的菌株，侵袭性和毒性都明显降低。所以，把 Hla 作为抗原开发疫苗，或者中和它的毒性，就成为了对抗金黄色葡萄球菌感染的潜在有效途径。

为了深入了解 Hla 变体的奥秘，来自国外研究机构的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Archives of Biochemistry and Biophysics》上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法。其中，高速原子力显微镜（HS-AFM）发挥了重要作用，它就像一台微观世界的 “高清摄像机”，能帮助研究人员直接观察到 Hla 及其变体在脂质膜上的结构。此外，研究中还涉及动物实验，通过对小鼠进行处理和血清分析，探究 Hla 变体诱导免疫反应和中和 Hla 溶血活性的能力 。

下面来看看具体的研究结果：

• 重组蛋白的生产和纯化：研究人员选用大肠杆菌 Rosetta (DE3) 作为宿主菌株，用来表达细胞内重组蛋白。他们将携带hla基因的突变质粒（hla_H35A、hla_H35L和hla_H35LH48L）转入其中，并在 N 端融合 His 标签，后续在特定条件下进行培养，成功获得并纯化出所需的重组蛋白，为后续研究奠定了物质基础。
• Hla 变体的结构成像：利用 HS-AFM 对 Hla^WT、HlaH35A、HlaH35L 和 HlaH35LH48L 在 POPC/Chol 脂质膜上的结构进行成像。结果发现，单一位点 His35 突变的 HlaH35A 和 HlaH35L 能够形成寡聚体结构，而双位点突变的 HlaH35LH48L 则处于单体状态。这表明 His35 和 His48 之间的区域，在原聚体相互作用、寡聚化以及孔形成过程中起着关键作用。
• Hla 变体对 Hla^WT溶血活性的中和作用：当野生型 Hla（Hla^WT）与 HlaH35A、HlaH35L 或 HlaH35LH48L 按 1:5（Hla^WT: 类毒素）及更高的重量比混合时，Hla^WT对红细胞（RBCs）的溶血活性显著降低。不过，在较低混合比例时，这些类毒素的中和活性较弱。
• Hla 变体诱导免疫反应及血清的中和能力：用 Hla 类毒素处理小鼠后，小鼠体内抗 Hla 抗体（IgG）增加。对注射了 HlaH35A、HlaH35L 和 HlaH35LH48L 类毒素的小鼠进行血清分析发现，这些血清能够中和 Hla^WT毒素的溶血活性。这意味着，这些 Hla 变体有望成为治疗金黄色葡萄球菌感染的新选择。

综合来看，研究人员通过对 Hla 变体的深入研究，揭示了不同突变体的结构特征，明确了它们对 Hla^WT溶血活性的中和作用，以及诱导免疫反应产生具有中和能力血清的效果。这些发现为开发针对金黄色葡萄球菌感染的疫苗和治疗方法提供了重要的理论依据。Hla 变体作为潜在的抗原，在蛋白疫苗开发中展现出巨大潜力，有望引发强大的免疫反应，产生的抗体能够为机体提供保护，预防感染和再次感染。同时，被动免疫疗法中，这些变体诱导产生的血清可及时中和毒素，减轻感染的严重程度。未来，基于这些研究成果，有望开发出更多有效的治疗策略，为解决金黄色葡萄球菌感染这一棘手问题带来新的希望，让人们在与细菌的 “战争” 中取得更多胜利。