利用莱茵衣藻表达淀粉样β肽多聚体：一种通过破坏细菌膜通透性实现高效抑菌的新型抗菌肽策略

本研究针对抗生素耐药性日益严峻的全球健康挑战，探索淀粉样β肽（Aβ）作为抗菌肽（AMP）的潜在应用。团队利用莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）成功表达并纯化3xAβ-HA-6xHis多聚体，证明其能有效抑制革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（如大肠杆菌O157）的生长，最小抑菌浓度（MIC）为15.3–46.0 μg/mL。该多肽通过破坏细菌细胞膜完整性发挥杀菌作用，且具有优异的热稳定性、pH耐受性和蛋白酶抗性，同时对哺乳动物细胞溶血性和毒性极低。研究为Aβ的抗菌功能提供了实证，并为利用微藻生物工厂规模化生产抗菌肽提供了新思路。

　　

抗生素的发现曾是医学领域的重大突破，极大地改善了全球公共卫生状况。然而，近年来抗生素的滥用和误用导致耐药性问题急剧恶化，已成为世界性的健康危机。面对这一挑战，抗菌肽（Antimicrobial Peptides, AMPs）因其广谱抗菌活性及不易诱导耐药性的特点，被视为传统抗生素的有力替代品。淀粉样β肽（Amyloidβ-peptide, Aβ）长期以来被认定为阿尔茨海默病的关键病理因子，但近年研究发现其可能具有抗菌功能，颠覆了传统认知。本研究基于这一背景，探索利用绿色微藻系统表达Aβ多聚体，并评估其抗菌潜力及机制。

研究团队采用莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为表达宿主，成功构建了包含三个Aβ重复单元、HA标签和6xHis标签的重组多肽（3xAβ-HA-6xHis）。通过电转法将线性化质粒导入藻细胞，经Zeocin筛选和连续传代5个月，获得表达稳定的转化株。采用Ni-NTA亲和层析和尺寸排阻色谱（SEC）纯化目标多肽，并通过ELISA、免疫印迹和SDS-PAGE验证表达水平和分子量。抗菌活性通过最小抑菌浓度（MIC）、最小杀菌浓度（MBC）和抑菌圈（IZ）实验评估；稳定性测试涵盖温度、pH和蛋白酶处理；安全性通过溶血实验和MTT法检测；机制研究采用碘化丙啶（PI）染色和扫描电子显微镜（SEM）观察膜完整性。

表达与纯化

成功在莱茵衣藻中表达3xAβ-HA-6xHis，产量占可溶性总蛋白的0.275%，经纯化获得分子量约17 kDa的多肽，免疫印迹证实其以三聚体形式存在。

广谱抗菌活性

3xAβ-HA-6xHis对革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌）和革兰氏阴性菌（如大肠杆菌O157、肠炎沙门氏菌）均具有显著抑制效果，MIC值为15.3–46.0 μg/mL，MBC值为1–3倍MIC。抑菌圈实验显示其活性与庆大霉素相当。

生化稳定性

该多肽在4–90°C、pH 2–10范围内以及蛋白酶（如胰蛋白酶、胃蛋白酶）处理后仍保持结构完整性和抗菌活性，显示极强的环境适应性。

安全性评价

即使在360 μg/mL的高浓度下，3xAβ-HA-6xHis对小鼠红细胞的溶血率低于5%，对HEK293、MDCK等哺乳动物细胞的毒性较低，细胞存活率均高于50%。

抗菌机制

PI染色和SEM观察证实，3xAβ-HA-6xHis通过破坏细菌细胞膜完整性，导致内容物泄漏和细胞死亡，且这一作用不依赖于特定受体或靶点，可能通过静电作用与带负电荷的膜表面相互作用。

本研究首次在莱茵衣藻中成功表达并纯化具有抗菌活性的Aβ多聚体，证实其广谱抑菌作用、优异稳定性和低生物毒性。机制上，该多肽通过破坏细菌膜通透性发挥杀菌效应，且不易诱导耐药性。研究不仅为Aβ的免疫防御功能提供了新证据，也为利用微藻作为生物工厂规模化生产抗菌肽奠定了技术基础，对开发新型抗感染策略具有重要价值。论文发表于《Scientific Reports》，为抗菌肽领域的应用拓展和阿尔茨海默病中Aβ功能的双重认知提供了新的研究方向。