基于DBCO修饰策略实现金黄色葡萄球菌表面特异性无毒标记及其应用潜力探索

推荐 为解决传统DBCO - vancomycin标记法导致细菌生长受抑及非特异性毒性问题，研究人员通过反向策略将DBCO整合至金黄色葡萄球菌（S. aureus）肽聚糖层，开发了d - 丙氨酸衍生物及Sortase肽底物两类新型标记体系。结果显示，此类修饰不仅维持细菌活性，还能实现IgG3 - Fc - azide等敏感货物的稳定偶联，为靶向递送与成像技术提供新思路。

　　

论文解读
细菌表面工程化改造是推动精准医疗与生物传感技术发展的关键路径。传统点击化学（Click Chemistry）依赖炔烃 - 叠氮环加成反应实现分子偶联，但其空间位阻限制了复杂载荷的应用。特别是二苯并环辛炔（Dibenzocyclooctyne, DBCO）修饰策略虽广泛用于金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）表面标记，其疏水性常引发蛋白质聚集及细胞毒性。为突破这一瓶颈，本研究团队提出逆向工程方案，通过将DBCO基团直接嵌入细菌肽聚糖骨架，构建新型表面标记体系。

研究人员采用三种策略实现DBCO修饰：首先以Sortase酶特异性识别底物LPETG肽段作为锚点；其次开发两类d - 丙氨酸衍生物直接参与肽聚糖合成；最后对比经典DBCO - vancomycin偶联法。实验表明，后两种方法显著降低细胞毒性，在人胚肾细胞（HEK293T）及小鼠巨噬细胞（RAW 264.7）模型中未观察到显著生长抑制现象。值得注意的是，经叠氮化修饰的免疫球蛋白IgG3 - Fc在保持水溶性与CD64受体结合活性的同时，成功锚定于DBCO修饰菌株表面，验证了该策略的普适性。

技术方法上，研究依托无细胞合成系统构建d - 丙氨酸衍生物库，并通过高效液相色谱筛选高活性前体；利用基因编辑技术敲除vanA基因簇以确保vancomycin特异性结合；借助透射电镜与流式细胞术验证表面修饰密度与均一性。动物实验部分虽未详述，但体外数据已充分展示其生物相容性优势。

结果显示，Sortase介导的LPETG标记法使DBCO密度提升约3倍，而d - 丙氨酸衍生物通过代谢途径实现原位修饰，标记效率达68±5%。毒性评估显示，DBCO - vancomycin处理组细胞存活率降至72%，而新型修饰组均高于90%。功能验证环节，IgG3 - Fc - azide在4℃储存72小时后仍保持>95%活性，显著优于传统修饰组（p<0.01）。该成果不仅拓展了SPAAC反应在革兰氏阳性菌中的应用边界，更为开发低毒靶向抗菌制剂及活体诊疗平台奠定基础。

结论部分强调，本研究颠覆了“先嵌入叠氮基团再偶联”的固有模式，通过将DBCO整合至细菌固有结构实现温和标记。d - 丙氨酸衍生物的代谢通路兼容性与Sortase酶的高效催化特性，使其在疫苗佐剂开发、噬菌体展示筛选等领域具有转化潜力。未来研究需进一步优化修饰位点选择，以平衡标记密度与细菌生理功能维持。