Meucin-18衍生肽CH-1的理性设计与高效抗菌活性：一种低溶血毒性的广谱抗菌剂

本研究针对天然抗菌肽Meucin-18的高溶血毒性（12.5 μM下近完全溶血）和抗菌活性（对金黄色葡萄球菌MIC=3 μM）的矛盾问题，通过结构修饰设计了一系列衍生肽。其中CH-1（第4位组氨酸替换为精氨酸）展现出显著增强的抗菌活性（对革兰阴性菌活性提升16倍）、更低的溶血毒性（500 mg/kg剂量下无致死性）及优异的体内治疗效果（15 mg/kg剂量与万古霉素相当），其机制与增加的净正电荷强化细菌膜静电作用相关。该研究为优化抗菌肽的成药性提供了新策略。

　　

抗生素滥用导致的耐药菌问题已成为全球公共卫生危机，多重耐药菌通过突变靶点或产酶灭活抗生素等机制逃避治疗。传统抗生素研发陷入瓶颈，而抗菌肽（AMPs）因其独特的膜破坏机制和不易诱导耐药性，被视为潜在解决方案。然而，天然抗菌肽如蝎毒来源的Meucin-18虽具广谱抗菌活性，却因强溶血毒性（12.5 μM下近完全溶血）限制其应用。如何平衡抗菌活性与生物安全性，成为抗菌肽开发的核心挑战。

中国研究人员通过理性设计策略，以Meucin-18（FFGHLFKLATKIIPSLFQ）为模板，系统探究净正电荷数量与分布对抗菌活性的影响。研究团队采用疏水标签辅助液相合成法构建衍生肽，通过AlphaFold2预测三维结构及螺旋轮分析验证两亲性α-螺旋特征，并综合评估体外抗菌活性（MIC测定）、溶血毒性（兔红细胞实验）、生物膜抑制及体内疗效（大蜡螟和小鼠模型）。

主要技术方法

1. 疏水标签辅助液相肽合成：将长肽链分段合成后连接
2. 生物信息学预测：使用ExPASy ProtParam等工具分析物理化学参数，AlphaFold2预测三维结构
3. 抗菌活性评价：微量肉汤稀释法测定MIC，时间-杀菌曲线分析
4. 毒性评估：兔红细胞溶血实验，大蜡螟幼虫生存率检测
5. 机制研究：细菌膜通透性实验（SYTOX Green染色）

研究结果

结构设计与活性优化
通过增加净正电荷设计的CH-1（FFGRLFKLATKIIPSLFQ）较母肽多1个正电荷，维持两亲性α-螺旋结构（螺旋比例预测达78%）。其对大肠杆菌的MIC降至0.75 μM（较Meucin-18提升16倍），且溶血毒性显著降低（12.5 μM时溶血率<20%）。

生物膜抑制与体内安全性
CH-1及其衍生肽（CH-1-1至CH-1-5）对金黄色葡萄球菌生物膜的抑制率超90%。大蜡螟实验中，500 mg/kg剂量无致死性，1000 mg/kg生存率达66.6%。小鼠败血症模型中，15 mg/kg CH-1的治疗效果与万古霉素相当。

作用机制
SYTOX Green实验证实CH-1通过快速破坏细菌膜（30分钟内使90%细菌膜通透）发挥杀菌作用。净正电荷增加强化了与带负电细菌膜的静电相互作用，是其高效抗菌的结构基础。

结论与意义
该研究成功将Meucin-18的抗菌活性与生物安全性解耦：CH-1通过单一氨基酸替换（H4R）实现"增效减毒"，其广谱抗菌活性（尤其对革兰阴性菌）、低溶血特性及体内有效性，突破了天然抗菌肽的临床应用瓶颈。研究证实净正电荷调控是优化抗菌肽的关键策略，为后续开发非溶血性抗菌肽提供了明确方向。CH-1的优异成药性指标（稳定性、治疗指数）使其具备进一步开发价值，相关成果发表于《Bioorganic Chemistry》。