新型羊毛硫抗生素Megasin WSY10的发现及其在抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和保障乳品安全中的应用研究

推荐：针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)对食品安全和公共卫生的威胁，研究人员从芽孢杆菌科中筛选出新型羊毛硫抗生素megasin WSY10。该物质通过破坏细胞膜发挥强效杀菌作用，能抑制MRSA生物膜形成并清除已形成生物膜，在脱脂乳中表现出剂量依赖性抑菌效果且稳定性优于nisin A，为食品生物防腐剂开发提供了新选择。

　　

随着抗生素滥用问题日益严重，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)已成为全球公共卫生重大威胁。这种"超级细菌"不仅对β-内酰胺类抗生素产生耐药性，还具有强大的生物膜形成能力和环境适应力。世界卫生组织2024年更新的耐药菌清单中，MRSA被列为高优先级病原体。更令人担忧的是，MRSA已通过污染乳制品、肉类等食品引发多起中毒事件，如2002年美国某家庭因食用MRSA污染的凉拌卷心菜出现呕吐等症状。传统抗生素在食品保鲜中的应用面临耐药性和安全性双重挑战，亟需开发新型抗菌制剂。

在此背景下，来自淮北师范大学的科研团队将目光投向细菌素(bacteriocin)——这类由细菌核糖体合成的抗菌肽具有靶向性强、人体安全性高、无残留等优势。特别是芽孢杆菌科(Bacillaceae)产生的细菌素，已被证明对MRSA有显著抑制效果。但现有研究存在两个关键瓶颈：一是已发现的抗MRSA细菌素种类有限，二是缺乏针对食品基质的系统性应用评估。

研究人员采用基因组挖掘结合培养筛选的创新策略，从556株芽孢杆菌科菌株中锁定Priestia megaterium WSY10，其产生的megasin WSY10经鉴定为新型I类羊毛硫抗生素(lantibiotic)。这种物质对MRSA ATCC 700699的最小抑菌浓度(MIC)仅0.1μM，通过形成分子内硫醚桥(Lan/MeLan)和末端半胱氨酸氧化脱羧等翻译后修饰，展现出比商业化细菌素nisin A更优越的酸碱和热稳定性。在作用机制上，它能破坏细胞膜完整性导致内容物泄漏，对浮游菌和生物膜内菌均具有杀灭效果。特别在脱脂乳模型中，1.56μM浓度即可完全清除MRSA，并显著延缓乳品酸败。

该研究主要采用基因组挖掘(antiSMASH和BAGEL4.0预测)、HPLC纯化、质谱结构解析(LC/MS和MS/MS)、抗菌活性检测(MIC/MBC测定)、扫描电镜(SEM)观察、生物膜实验(结晶紫染色法)以及乳品保鲜实验等方法。菌株来源于中国多地土壤样本，包括安徽、山东、云南等不同生态环境。

研究结果部分：

3.1 芽孢杆菌科新型产细菌素菌株筛选

通过生物信息学分析556株菌基因组，发现65株含新型细菌素基因簇，其中Priestia megaterium WSY10在TSB培养基中抗MRSA活性最强。酶处理实验证实活性成分为细菌素，其基因簇含15个基因，前体肽MegA与羊毛硫抗生素gallidermin前体有51.9%同源性。

3.2 megasin WSY10的纯化与鉴定

采用大孔树脂吸附结合HPLC获得纯品，LC/MS测定分子量2064.8256 Da。MS/MS分析揭示其含7个脱水丝/苏氨酸(Dha/Dhb)、4个分子内硫醚桥和1个C端氧化脱羧半胱氨酸，结构特征符合I类羊毛硫抗生素。

3.3 体外抗菌活性

对全部测试的革兰氏阳性菌(包括金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等)均显示抑菌效果，对MRSA ATCC 700699的MIC为0.1μM，MBC为0.2μM，但对革兰氏阴性菌无效。

3.4 作用机制

1×MIC(0.1μM)即可抑制MRSA生长，2×MIC导致细胞完全裂解。SEM显示处理组细胞表面皱缩坍塌，证实通过膜破坏发挥杀菌作用。

3.5 对生物膜的影响

0.05μM(1/2×MIC)即显著抑制生物膜形成，16×MIC(1.56μM)可使已形成生物膜内细菌死亡率>99%。

3.6 稳定性

在pH2-8和63°C条件下处理12小时活性无损失，而nisin A在pH7和8条件下分别于6小时和4小时失活。

3.7 生物安全性

12.5μM浓度下羊红细胞溶血率仅0.59%，Vero细胞死亡率2.1%，远低于1% Triton X-100对照组。

3.8 乳品应用

在脱脂乳中，1.56μM megasin WSY15可完全清除10⁴ CFU/mL MRSA，使乳品保质期延长至15天无变质。

这项发表在《LWT》的研究具有多重意义：首先，megasin WSY10作为新型抗MRSA制剂，其独特的结构特征和卓越稳定性突破了现有细菌素的应用局限；其次，研究建立了从基因组挖掘到食品应用的完整研发链条，为抗菌肽开发提供范式；更重要的是，该物质在乳品保鲜中的出色表现，为解决MRSA引起的食品安全问题提供了切实可行的生物解决方案。未来研究需扩大菌株筛选范围、评估长期使用下的耐药性风险，并开展规范的毒理学评价以推动产业化进程。