抗菌肽DGL13K与LGL13K的立体异构体选择性耐药机制：金黄色葡萄球菌小菌落变异的独特表型与代谢通路调控

这篇研究揭示了抗菌肽立体异构体DGL13K和LGL13K对金黄色葡萄球菌（S. aureus）耐药性的差异化调控机制。通过全基因组测序发现，两种肽均诱导了分支酸/甲基萘醌（menaquinone）通路的突变，但仅LGL13K选择的小菌落变异体（SCV）表现出对自身异构体的交叉耐药性，而DGL13K能“抵抗耐药性”。研究还发现SCV表型伴随金黄色素（staphyloxanthin）高表达、生物膜形成增强及ATP水平变化，为开发规避耐药性的新型抗菌肽提供了理论依据。

　　

抵抗耐药性的立体异构体：抗菌肽DGL13K与LGL13K在金黄色葡萄球菌中的差异化作用机制

ABSTRACT
约30%人群鼻腔携带的金黄色葡萄球菌（S. aureus）是血流感染、心内膜炎和软组织感染的主要病原体。本研究通过长期暴露实验发现，抗菌肽立体异构体DGL13K和LGL13K均能选择性地诱发分支酸/甲基萘醌生物合成通路突变，但仅导致对LGL13K的耐药性增强，而DGL13K始终保持杀菌活性。突变菌株呈现金黄色素高表达和小菌落变异体（SCV）表型，揭示了肽链一级结构诱导防御机制、而二级结构决定防御有效性的新规律。

INTRODUCTION
黏膜表面的宿主防御肽（AMPs）是抵抗细菌入侵的第一道防线。尽管耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）被WHO列为亟需新型抗生素的高优先级病原体，但传统抗生素的广泛使用加速了耐药性进化。研究者设计的D-氨基酸异构体抗菌肽DGL13K能抵抗蛋白酶水解，对革兰阳性菌（包括对LGL13K耐药的菌株）表现出独特活性。

MATERIALS AND METHODS
实验采用生物发光标记的S. aureus Xen36菌株，通过连续最低抑菌浓度（MIC）测定筛选耐药突变体。全基因组测序锁定突变基因，并通过补充甲基萘醌（Vitamin K₂
）、ATP生物发光检测（RLU/OD₆₀₀
）和碱性休克蛋白Asp23表达分析等手段验证表型。

RESULTS

1. 交叉耐药性：DGL13K选择株（突变aroF基因）对LGL13K的MIC提升20倍，但对自身仍敏感；LGL13K选择株（突变menA/menH/frsA基因）则表现出对LGL13K的特异性耐药。
2. SCV表型：DGL13K选择株的世代时间延长3.5倍，菌落直径缩小50%，而LGL13K选择株ATP水平骤降（仅为野生型的30%）。
3. 代谢调控：甲基萘醌补充实验显示，DGL13K选择株的生长缺陷可被逆转，而LGL13K选择株的耐药性进一步增强（MIC提高2.5倍）。
4. 色素与毒力：突变体金黄色素高表达与sigmaB调控相关，其生物膜形成能力提升2倍，且碱性休克（pH 10）下自溶率降低40%，提示Asp23通路激活。

DISCUSSION
与传统SCV不同，本研究发现的突变体呈现“金色SCV”独特表型：

• 结构特异性：DGL13K的β-折叠构象可能穿透由金黄色素增强的刚性膜结构，而LGL13K的类似构象形成较慢导致失效。
• 通路交叉：甲基萘醌通路突变通过影响电子传递链（menA/menH）和糖酵解转换（frsA）产生差异化表型。
• 临床意义：DGL13K能规避细菌通过sigmaB-Asp23轴激活的应激反应，为设计“抗耐药”肽提供新策略。

创新性发现包括首次报道抗菌肽诱导的色素沉积型SCV，以及甲基萘醌通路突变与立体异构体选择性耐药的直接关联。未来研究需解析D/L型肽与膜脂质相互作用的原子级差异，以指导下一代抗菌肽设计。