重组内溶素N端与C端结构域对痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）抗菌活性的比较研究及其应用潜力

本文系统比较了源自噬菌体CAP 10-3的重组内溶素（endolysin）及其N端（N1）与C端（C1）结构域对痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）的抗菌活性。研究通过浊度降低（OD600）和活菌计数（Log CFU/mL）等方法证实，N端结构域表现出最强的溶菌效果，且具备剂量依赖性和菌株特异性，对常见皮肤共生菌如金黄色葡萄球菌（S. aureus）和表皮葡萄球菌（S. epidermidis）影响极小，显示出其在痤疮治疗和皮肤微生态调控中的潜在应用价值。

　　

引言

抗生素的广泛使用导致细菌耐药性问题日益严重，亟需开发新型抗菌策略。内溶素（endolysin）作为噬菌体编码的细胞壁水解酶，因其高特异性和低耐药性风险而受到关注。痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）是痤疮和其他炎症性皮肤疾病的关键病原体，其耐药株的增多使得传统抗生素治疗效果受限。目前，针对抗C. acnes噬菌体内溶素及其功能域的研究仍较为缺乏。

材料与方法

研究使用C. acnes KCTC 3314和KCTC 3320菌株，以及S. aureus KCTC 3881和S. epidermidis CJNU 0702作为对照。通过AlphaFold预测内溶素二级结构，利用pET-28α载体在大肠杆菌BL21(DE3)中表达并纯化全长（FL）、N端（N1，1–185 aa）和C端（C1，181–285 aa）重组蛋白。抗菌活性通过浊度降低（OD₆₀₀）和活菌计数（Log CFU/mL）评估，并结合扫描电镜（SEM）观察细胞形态变化。

结果

结构预测与蛋白表达

AlphaFold预测显示，C端结构域以α螺旋为主，N端则包含α螺旋与β折叠。SDS-PAGE和Western blot验证了FL（约35 kDa）、N1（约27 kDa）和C1（约15 kDa）的成功表达与纯化。

抗菌活性评估

在粗提 lysate 中，N1表现出最强的溶菌活性，处理8小时后OD₆₀₀降至0.275–0.299，活菌数降低1.09–1.99 Log。纯化后，50 μg/mL N1在3小时内使OD₆₀₀降至0.324–0.395，活菌数减少1.13–1.35 Log，效果显著优于FL和C1。C1仅对KCTC 3314有微弱活性。

剂量依赖性与特异性

N1的抗菌活性呈剂量依赖性，在100 μg/mL浓度下对C. acnes的抑制效果最强。此外，N1对S. aureus和S. epidermidis的抑制效果较弱，仅在100 μg/mL时对S. epidermidis有轻微活性，显示出对C. acnes的高度特异性。

形态学分析

SEM图像显示，经N1处理的C. acnes细胞出现表面粗糙、收缩和细胞壁破裂，表明其通过降解肽聚糖（PG）层发挥溶菌作用。

讨论

N1结构域的高活性可能与其酰胺酶（amidase）功能相关，该酶水解肽聚糖中N-乙酰胞壁酸与L-丙氨酸间的酰胺键。C端结构域虽无显著溶菌活性，但可能作为细胞壁结合域（CBD）协助N端定位。该内溶素对皮肤共生菌的低影响表明其具备良好的应用安全性。

结论

CAP 10-3内溶素的N端结构域具有较强的抗C. acnes活性和菌株特异性，是一种有潜力的蛋白质抗菌剂，可用于痤疮治疗及皮肤健康产品的开发。