新型噬菌体裂解酶Lys19：一种针对产气荚膜梭菌和猪链球菌的潜在生物防治剂

本研究针对由产气荚膜梭菌(C. perfringens)和猪链球菌(S. suis)引发的食源性疾病问题，开展了新型噬菌体裂解酶Lys19的特性与应用研究。结果表明Lys19具有跨物种溶菌能力，在4-55°C和pH 3-9范围内保持稳定活性，能有效清除生物膜，在生菜和生猪肉中分别实现88.75%和84.65%的杀菌率，为食品生物安全控制提供了新策略。

　　

在食品安全领域，产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)和猪链球菌(Streptococcus suis)是两种令人头疼的致病菌。它们潜伏在生鲜食品中，可能引发严重的食源性疾病，威胁人类健康。传统的防控手段往往效果有限，且可能带来抗生素耐药性等问题。面对这一挑战，科学家们将目光投向了自然界中的"精准杀手"——噬菌体裂解酶。这些由噬菌体编码的酶能够精准裂解细菌细胞壁，为生物防治提供了新思路。

在《International Journal of Food Microbiology》发表的最新研究中，吉林大学的科研团队报道了一种具有突破性意义的噬菌体裂解酶Lys19。这种从新型产气荚膜梭菌噬菌体XBG01中鉴定出的裂解酶，不仅能够有效对抗产气荚膜梭菌，还展现出跨物种溶菌的独特能力，为食品微生物污染控制提供了全新解决方案。

研究人员采用多学科技术方法开展本研究：通过噬菌体分离鉴定技术获得XBG01噬菌体；运用基因克隆和蛋白质纯化技术获得重组Lys19蛋白；采用分子对接和点突变技术鉴定关键活性位点；通过体外溶菌实验评估酶活性；使用荧光染色和扫描电镜观察生物膜清除效果；最后通过生菜和生猪肉模型验证实际应用效果。

研究结果展现出多个重要发现：

酶学特性分析表明，Lys19由N端的N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶(N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase)催化结构域和C端包含两个35氨基酸重复序列的结合结构域组成。分子对接实验鉴定出H13、E26、H81、R124和E146等关键活性位点，这些位点的突变会显著影响酶活性。

溶菌谱测试显示，Lys19不仅能有效裂解A型产气荚膜梭菌，还能高效作用于猪链球菌的2、3、7、9和12血清型，这是首次报道的具有跨菌种溶菌功能的产气荚膜梭菌噬菌体裂解酶。

稳定性实验证明，Lys19在4-55°C温度范围和pH 3-9范围内保持稳定活性，且其催化结构域的活性不依赖于金属离子存在，也不受结合结构域影响。

生物膜实验结果表明，Lys19能够有效预防和消除产气荚膜梭菌形成的强生物膜，为解决顽固性微生物污染提供了新手段。

实际应用评估显示，在生菜模型中，Lys19处理组细菌存活率显著低于PBS对照组，15分钟内可杀死88.75%的产气荚膜梭菌；在生猪肉模型中，4°C条件下12小时内菌载量显著降低约84.65%。

研究结论指出，Lys19作为一种新型噬菌体裂解酶，具有广泛的溶菌活性、优异的环境稳定性和强大的生物膜清除能力，在食品工业中具有重要的应用前景。特别值得注意的是其跨物种溶菌特性，能够同时针对产气荚膜梭菌和多种血清型猪链球菌，这为开发广谱生物防治剂提供了新思路。在生菜和生猪肉中的成功应用表明，Lys19有望成为控制食品中病原微生物污染的有效工具，为保障食品安全提供新的技术手段。

这项研究的重要意义在于首次发现并证实了产气荚膜梭菌噬菌体裂解酶的跨物种溶菌功能，拓宽了噬菌体裂解酶的应用范围。Lys19在宽温度范围和pH范围内的稳定性使其更适合食品工业的实际应用环境。其强大的生物膜清除能力为解决食品加工设备中的顽固性微生物污染提供了新方案。研究成果为开发新型食品生物防腐剂提供了重要理论基础和技术支撑，对保障食品安全和公共卫生安全具有重要价值。