人皮肤共生菌表皮葡萄球菌来源的新型抗菌肽Hominicin通过形成肽通道抑制金黄色葡萄球菌的皮肤感染机制研究

《Nature Communications》：An antimicrobial daptide from human skin commensal Staphylococcus hominis protects against skin pathogens

本研究针对皮肤共生菌如何抑制病原体定植的科学问题，由研究人员开展了关于表皮葡萄球菌(Staphylococcus hominis)来源的daptide类细菌素hominicin的作用机制研究。通过异源表达获得具有N2-N2-二甲基-1,2-丙二胺C末端修饰的活性肽，证实其可通过形成肽通道快速消散跨膜电位抑制金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)，并鉴定出耐药基因homI。动物实验显示该细菌素能有效减轻小鼠皮肤感染模型的细菌负荷和炎症反应，为治疗皮肤感染提供了新型候选药物。

　　

在我们的皮肤表面，存在着一个复杂的微生物生态系统，其中凝固酶阴性葡萄球菌作为优势菌群，通过产生天然产物来维持微生态平衡并阻止有害菌的定植。然而，这些天然产物介导细菌间竞争的分子机制尚未完全阐明。特别是面对日益严重的抗生素耐药性问题，开发新型抗感染药物显得尤为迫切。在这项发表于《Nature Communications》的研究中，科学家们从人体皮肤共生菌表皮葡萄球菌(Staphylococcus hominis)中发现了一种具有独特修饰的细菌素，为解决这一挑战提供了新思路。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：从人体皮肤分离的表皮葡萄球菌菌株中鉴定质粒携带的细菌素基因簇；通过异源表达系统重构生物合成途径；利用膜通透性实验和电压钳制脂质双分子层技术分析作用机制；采用小鼠皮肤感染模型评估治疗效果。

hominicin的发现与特性表征

研究人员从人类皮肤分离的表皮葡萄球菌菌株中鉴定出一个质粒编码的daptide类细菌素，命名为hominicin。该细菌素具有独特的N₂-N₂-二甲基-1,2-丙二胺C末端修饰。通过异源表达重构其生物合成基因簇，获得了与天然产物相同分子量的活性肽，并证实其末端氨基修饰对抗金黄色葡萄球菌的活性至关重要。

作用机制研究

膜通透性实验和电压钳制脂质双分子层实验表明，hominicin通过形成肽通道快速消散跨膜电位。这种机制导致细菌细胞膜去极化，从而发挥抗菌作用。研究人员还鉴定出相应的耐药基因homI，该基因能够赋予细菌对膜损伤的抵抗能力。

体内治疗效果评估

在小鼠皮肤感染模型中，纯化的hominicin能有效保护皮肤免受金黄色葡萄球菌引起的表皮损伤。实验结果显示，治疗组小鼠的细菌负荷显著降低，炎症反应减轻，经皮水分流失减少，证明该细菌素具有治疗细菌性皮肤感染的潜力。

本研究系统阐明了hominicin的作用机制、生物合成途径和耐药性产生原理。该细菌素通过形成肽通道破坏病原体细胞膜电位，其独特的结构修饰为设计新型抗菌药物提供了模板。研究结果不仅深化了对皮肤微生物群落互作机制的理解，也为开发针对耐药性皮肤感染的替代疗法开辟了新途径。该研究首次报道了皮肤共生菌来源的daptide类细菌素的完整作用机制，对微生物生态学和感染病学领域均有重要贡献。