胞壁酸在大型防御素对抗金黄色葡萄球菌的抗菌活性中起着关键作用

《ACS Infectious Diseases》：Teichoic Acids Play a Key Role in the Antibacterial Activity of Big Defensins against Staphylococcus aureus

抗菌肽Cg-BigDef1通过N端结构域识别金黄色葡萄球菌细胞壁的胞壁酸（TAs），其C端β-defensin-like结构域直接结合细菌细胞壁。突变体实验表明胞壁酸缺失增强抗性，而LTA合成缺陷菌更易被破坏。竞争结合实验证实TAs是Cg-BigDef1的主要作用靶点。

　　

Crassostrea gigas 的大防御素（Cg-BigDefs）是一类具有广谱抗菌活性的双结构域抗菌肽。Cg-BigDefs 的 C 末端结构域含有 β-防御素样结构，而其祖先型的 N 末端结构域则呈球状结构。在此研究中，我们开发了分子工具来追踪这两种结构域与 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）之间的精细相互作用，并深入探讨了 Cg-BigDef1 的作用机制。通过使用超分辨率显微镜以及缺乏特定细胞壁成分的 金黄色葡萄球菌 突变体，我们发现脂壁酸（TAs）在 Cg-BigDef1 与 金黄色葡萄球菌 的相互作用中起着关键作用。缺乏细胞壁脂壁酸的 ΔtagO 金黄色葡萄球菌 突变体对 Cg-BigDef1 的抵抗力增强；相应地，Cg-BigDef1 与 金黄色葡萄球菌 细胞壁的结合在 ΔtagO 突变体中也显著减弱。相反，无法将 d-丙氨酸转运到脂壁酸（LTA）上的 ΔdltA 金黄色葡萄球菌 突变体对 Cg-BigDef1 的敏感性增加，并且在接触该肽后迅速裂解。Cg-BigDef1 能够与 金黄色葡萄球菌 的细胞壁结合。此外，外源性添加的 LTA 与 Cg-BigDef1 的竞争性结合足以削弱其抗菌活性。这些数据表明，脂壁酸是 Cg-BigDef1 识别的重要分子靶标。最后，我们发现 Cg-BigDef1 与 金黄色葡萄球菌 的相互作用是由其 N 末端结构域介导的，这使得 C 末端的 β-防御素样结构域能够与细菌细胞壁发生相互作用。综上所述，我们的研究结果表明脂壁酸是 Cg-BigDef1 的重要作用靶点，而这种相互作用是由该肽家族特有的祖先型 N 末端结构域所介导的。