猪源无乳链球菌P1CEA4产新型Saposin样无前导肽细菌素Saprophyticin S的发现与功能表征

《Probiotics and Antimicrobial Proteins》：Saprophyticin S: A Novel Saposin-like, Leaderless Bacteriocin Produced by Staphylococcus saprophyticus P1CEA4 of Porcine Origin

本研究针对抗生素耐药性（AMR）全球危机，从肉猪肠道分离的Staphylococcus saprophyticus P1CEA4菌株中鉴定出一种新型无前导肽细菌素Saprophyticin S（SapS）。通过全基因组测序（WGS）和体外无细胞蛋白合成（IV-CFPS）技术验证其活性，证实SapS属于IIc类saposin样细菌素，对MRSA、VRE等革兰氏阳性病原菌具有广谱抑菌活性，并与微球菌素等协同抑制大肠杆菌。该研究为开发替代抗生素的新型抗菌策略提供了候选分子。

　　

随着抗生素滥用导致的耐药性问题日益严峻，寻找替代性抗菌策略已成为全球公共卫生的迫切需求。细菌素因其靶向性强、对宿主微生物群影响小等优势，逐渐成为抗生素替代品的重点研究方向。近期发表于《Probiotics and Antimicrobial Proteins》的一项研究，从肉猪肠道分离的Staphylococcus saprophyticus P1CEA4菌株中发现了一种新型无前导肽细菌素Saprophyticin S（SapS），为应对耐药菌感染提供了新思路。

研究团队通过全基因组测序（WGS）、体外无细胞蛋白合成（IV-CFPS）、质谱分析和结构模拟等技术，系统表征了SapS的遗传背景、理化特性及抗菌功能。结果表明，SapS属于IIc类saposin样无前导肽细菌素，其基因簇与已知的aureocin A53和epidermicin NI01具有同源性但序列独特性。通过MALDI-TOF MS和LC-MS/MS验证，天然SapS存在N端甲酰化和氧化修饰的多态性。AlphaFold结构预测显示其具有典型的四螺旋束saposin样折叠，表面带正电荷，可能通过膜透化作用杀伤病原菌。

关键实验方法概述

研究从猪胃肠道样本中筛选活性菌株，通过软琼脂覆盖法和点样法验证抗菌活性；利用Illumina和纳米孔测序完成菌株全基因组解析，通过BAGEL4和antiSMASH挖掘细菌素及次级代谢产物基因簇；采用IV-CFPS快速验证sapS基因功能；通过反相色谱联合MALDI-TOF MS/LC-MS/MS纯化并鉴定SapS；化学合成肽段用于最小抑菌浓度（MIC）和稳定性测试；协同实验通过混合Gram阴性细菌素（如微球菌素V、大肠菌素E7）评估联合抑菌效果。

抗菌活性谱与MIC分析

SapS对多种革兰氏阳性病原菌表现出强效抑制作用，尤其对Pediococcus damnosus CECT 4797的MIC低至0.5 μg/mL，对李斯特菌、链球菌及耐药金黄色葡萄球菌（MRSA）和肠球菌（VRE）均具有显著活性。但对革兰氏菌无直接作用，需联合微球菌素等才能协同抑制部分大肠杆菌菌株。

理化稳定性评估

SapS在pH 2-10和高温（121°C）下保持活性，对胰蛋白酶、α-糜蛋白酶敏感，但对胃蛋白酶和木瓜蛋白酶耐受，提示其可能适用于消化道环境。

基因簇与生物合成机制

sapS基因簇位于质粒关联区域，侧翼含IS257转座酶，提示其可能通过水平基因转移传播。簇内包含ABC转运蛋白和PH结构域蛋白基因，可能与细菌素分泌和自身免疫相关。

结论与意义

SapS作为一种结构新颖、稳定性高的leaderless细菌素，对多种耐药革兰氏阳性菌具有高效杀伤活性，且与Gram阴性细菌素联用可拓展抗菌谱。其saposin样结构域与膜作用机制的保守性为理性设计新型抗菌肽提供了模板。然而，生产者菌株携带耐药基因和可移动元件，需通过异源表达或化学合成确保应用安全性。该研究凸显了多组学联合合成生物学技术在细菌素发掘中的潜力，为抗感染治疗和食品保鲜领域提供了候选分子。