D-氨基酸全取代策略增强抗菌肽PMAP-36和BMAP-27片段的蛋白酶抗性与抗菌活性研究

为解决抗菌肽(AMPs)易被蛋白酶降解的难题，研究人员通过全D-氨基酸取代策略改造PMAP(12-24)和BMAP(1-18)片段。采用CD光谱和2D-NMR证实D-异构体形成镜像螺旋结构，在保持α/310混合螺旋构象的同时，显著提升对胰蛋白酶和人血清的稳定性（24小时未降解）。抗菌实验显示D-PMAP(12-24)对革兰阴性菌（如鲍曼不动杆菌MIC=2μM）活性提升2-4倍，且成纤维细胞毒性实验证实其治疗窗口安全。该研究为开发抗耐药菌感染的新型稳定肽类药物提供模板。

　　

抗生素耐药性危机正威胁全球公共卫生安全，传统抗生素在超级细菌面前逐渐失效。自然界中的抗菌肽（AMPs）因其独特的膜破坏机制成为对抗耐药菌的新希望，但天然肽易被蛋白酶降解的致命缺陷阻碍其临床应用。其中，猪源PMAP-36和牛源BMAP-27作为先天免疫系统的重要组分，虽展现广谱抗菌活性，但其截短片段PMAP(12-24)和BMAP(1-18)仍面临快速降解难题。

为突破这一瓶颈，研究人员创新性地采用全D-氨基酸取代策略，通过固相肽合成技术制备了PMAP(12-24)和BMAP(1-18)的L型与D型异构体。利用圆二色谱（CD）在膜模拟环境（SDS和TFE）中解析构象，发现D型肽形成与L型镜像对称的左旋螺旋，其中PMAP片段呈现α/3₁₀混合螺旋（R([Θ]₂₂₂/[Θ]₂₀₆)=0.4-0.5），而BMAP片段更接近纯α螺旋（R=0.7-0.8）。二维核磁共振（NOESY）进一步捕捉到αCH(i)→NH(i+3)等特征峰，证实螺旋结构的稳定性。

蛋白酶稳定性实验显示，L型肽在胰蛋白酶中15-30分钟即完全降解，而D型异构体在24小时内保持完整。人血清实验同样证实D-PMAP(12-24)的顽强稳定性——6小时后仍有80%完整肽段。脂质体泄漏实验揭示PMAP衍生物通过"地毯式"机制高效破坏DOPE/POPG膜（渗漏率>80%），显著强于BMAP衍生物的"孔洞形成"机制（渗漏率约40%），这与CD显示的更高螺旋含量相关。

抗菌活性测试呈现有趣差异：D-PMAP(12-24)对鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌的MIC低至2-4μM，较L型提升2倍；而D-BMAP(1-18)对表皮葡萄球菌活性翻倍（MIC=1μM）。值得注意的是，D-PMAP(12-24)在32μM浓度下仍保持90%成纤维细胞活性，但D-BMAP(1-18)在16μM时细胞存活率即降至50%，提示PMAP衍生物更优的安全性。

这项发表于《Bioorganic Chemistry》的研究证实，全D-氨基酸取代能巧妙规避蛋白酶识别而不影响螺旋构象，使PMAP(12-24)成为兼具膜破坏效力、广谱抗菌性和低毒性的理想模板。该策略为临床转化提供新思路：针对革兰阴性菌感染可优先开发D-PMAP(12-24)衍生物，而对革兰阳性菌则需优化BMAP片段毒性。未来研究可探索D型肽在肺部感染和囊性纤维化等复杂环境中的实际疗效，推动抗菌肽从实验室走向临床。