天然抗菌溶菌酶与抗生素多西环素及替加环素的协同作用机制及抗菌活性研究

针对细菌耐药性难题，研究人员通过多光谱技术、分子对接和200纳秒分子动力学模拟，揭示了溶菌酶(Lysozyme)与多西环素(Doxycycline)/替加环素(Tigecycline)的分子互作机制，发现替加环素通过甘氨酰氨基侧链形成氢键，结合更稳定且释放动力学更优，显著增强对大肠杆菌(E. coli)的协同抗菌效果，为优化联合疗法设计提供了理论依据。

　　

随着抗生素滥用导致的细菌耐药性问题日益严峻，寻找新型抗菌策略成为全球健康领域的迫切需求。溶菌酶作为一种天然抗菌蛋白，因其广谱抗菌性和多重生理功能备受关注。然而，溶菌酶与抗生素联用的分子机制尚不明确，制约了协同疗法的理性设计。尤其对于第二代（多西环素）和第三代（替加环素）四环素类抗生素，其与溶菌酶的相互作用模式及协同效应缺乏系统性研究，成为阻碍临床转化的关键瓶颈。

河南省某研究机构团队在《Journal of Molecular Biology》发表的研究，首次通过整合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、圆二色谱(CD)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱等生物物理技术，结合分子对接和200纳秒分子动力学(MD)模拟，系统解析了溶菌酶与两种抗生素的互作机制。研究还通过抗菌实验评估了复合物对革兰阴性菌大肠杆菌(ATCC25922)和革兰阳性菌金黄色葡萄球菌(ATCC25923)的抑制效果。

关键技术方法包括：光谱学分析（监测结合引起的蛋白构象变化）、等温滴定量热法（测定结合热力学参数）、分子对接（预测结合位点）和分子动力学模拟（验证结合稳定性）。实验菌株来源于中国食品药品检定研究院。

【研究结果】

1. 结合特性分析：
   FTIR和CD光谱显示，多西环素和替加环素均通过疏水相互作用（K_a～10⁴ L mol^-1）与溶菌酶结合，但替加环素因甘氨酰氨基侧链形成额外氢键，表现出更高结合稳定性（自由药物分数f_u更低）。分子动力学模拟证实，替加环素-溶菌酶复合物在200纳秒内构象波动更小。

2. 构象影响差异：
   尽管两者均未显著改变溶菌酶二级结构，但多西环素引起的酰胺I带位移更大，表明其对蛋白骨架扰动更强。

3. 抗菌活性悖论：
   虽然多西环素单独抗菌活性更强，但溶菌酶-替加环素复合物对大肠杆菌表现出显著协同效应（抑菌圈扩大35%），归因于其稳定结合介导的药物保护及缓释特性；而多西环素因结合较弱导致过早释放，活性反而降低。

【结论与意义】
该研究突破性地提出"适度强结合"理论：替加环素与溶菌酶的平衡性相互作用（既保持结构完整性又实现缓释）是协同增效的关键。这一发现为抗耐药菌联合疗法设计提供了新范式——通过调控蛋白-药物结合稳定性来优化疗效。此外，研究建立的分子互作评价体系（光谱-MD模拟-活性验证）可为其他抗菌复合物的开发提供模板。

从转化医学角度看，溶菌酶作为天然载体与替加环素的协同方案，不仅克服了传统抗生素的耐药性局限，还避免了强结合导致的药物失活问题。作者Xiangrong Li团队强调，未来可基于此机制设计pH响应型溶菌酶-抗生素复合物，靶向感染部位的微环境释放药物，进一步提升治疗精准度。这项研究为抗击全球抗生素耐药危机提供了兼具创新性和实用性的解决方案。