盐酸小檗碱水合物通过抑制Sortase A活性破坏变形链球菌生物膜形成

本研究针对龋病主要致病菌变形链球菌(S. mutans)的生物膜形成机制，发现天然产物盐酸小檗碱水合物(BH)能通过靶向Sortase A(SrtA)关键氨基酸残基(LEU-111/MET-123/ARG-213)，下调srtA基因表达，抑制淀粉样纤维形成，从而显著减少牙釉质脱矿。该成果发表于《npj Biofilms and Microbiomes》，为开发新型抗龋药物提供了理论依据。

　　

龋病是全球最普遍的口腔疾病，每年影响超过23亿人的恒牙健康。这种由生物膜引发的慢性疾病，核心在于变形链球菌(S. mutans)等致龋菌通过糖酵解产酸导致牙体硬组织脱矿。尽管已知S. mutans依赖Sortase A(SrtA)酶催化表面蛋白SpaP形成淀粉样纤维支架来构建生物膜，但如何精准干预这一过程仍是临床难题。传统抗菌剂易引发耐药性，而天然产物因其多靶点特性备受关注——其中从黄连等植物提取的盐酸小檗碱水合物(BH)虽显示出抑菌潜力，但其抗生物膜机制与SrtA的关联尚未阐明。

来自中国的研究团队通过构建S. mutans-牛牙釉质龋病模型，结合分子模拟技术系统揭示了BH的抗生物膜机制。研究发现，64μg/mL BH可使浮游菌存活率降低80%，并通过下调srtA基因表达使成熟生物膜代谢活性降低40%。微CT显示BH处理组牙釉质脱矿深度减少35%，矿物密度提高25%。分子层面证实BH以-52.172 kcal/mol结合能锚定SrtA活性口袋，关键残基ARG-213通过氢键（键长3.5?）与BH形成强静电相互作用，LEU-111和MET-123则贡献范德华力。这种结合使SrtA无法催化SpaP形成淀粉样纤维，最终破坏生物膜三维结构。

关键技术方法包括：建立S. mutans UA159标准株及△srtA突变株的牛牙釉质生物膜模型；通过微CT量化脱矿程度；采用Ni-NTA纯化SrtA蛋白并测定酶活；运用AutoDock和Amber14进行分子对接与动力学模拟；结合ThT荧光染色和TEM观察淀粉样纤维。

主要研究结果：

1. BH对S. mutans生物膜的抗菌效应
   BH的MIC值为64μg/mL，可显著抑制浮游菌生长（P<0.001）。512μg/mL处理使成熟生物膜活菌数降低3个数量级，CLSM显示死菌比例增加50%。

2. BH抑制牛牙釉质块上的生物膜形成
   SEM观察到BH处理组生物膜结构松散，胞外多糖裸露。定量分析显示总生物量减少40%（P<0.05）。

3. BH抑制生物膜介导的牙釉质脱矿
   微CT三维重建显示BH组病变深度较对照组浅30μm（P<0.01），矿物密度提升0.8 g/cm³（P<0.05）。

4. BH直接靶向抑制SrtA活性
   酶活实验显示BH的IC₅₀为42.58μg/mL。MD模拟证实BH-SrtA复合物RMSD在70ns后稳定，ARG-213的△Eele<-6.0 kcal/mol起关键作用。

5. BH通过抑制srtA基因减少淀粉样纤维形成
   qPCR显示BH使srtA和spaP mRNA表达下调60%（P<0.001）。TEM可见△srtA突变株与BH处理组均缺乏典型纤维结构。

该研究首次阐明BH通过"抑制SrtA-阻断淀粉样纤维组装-破坏生物膜"的三级作用机制对抗龋病。相较于传统抑菌剂，BH靶向非致死性毒力因子的策略更不易诱发耐药性。分子动力学揭示的ARG-213关键位点为设计高选择性SrtA抑制剂提供了新思路。未来研究可进一步优化BH衍生物的口腔滞留性，推动其向临床转化。这些发现不仅为天然产物抗生物膜研究树立范式，也为开发靶向淀粉样纤维的抗菌策略开辟了新途径。