利用整合基因组挖掘、分子动力学与功能验证发现乳酸杆菌新型抗菌蛋白FS25及其与心磷脂互作机制

本推荐语：本研究通过整合泛基因组分析（pan-genomic）、跨膜结构域预测及抗菌活性筛选，从乳酸杆菌（L. acidophilus）中鉴定出新型细菌素FS25。分子动力学（MD）模拟揭示其通过精氨酸残基与心磷脂（cardiolipin）稳定结合，实验验证其对金黄色葡萄球菌（S. aureus）等致病菌的膜破坏机制，为新型生物防腐剂开发提供新策略。

　　

Bioinformatics analysis

采用细菌泛基因组分析工具（BPGA）v1.3对11株乳酸杆菌（L. acidophilus）进行泛基因组与核心基因组分析。使用USEARCH以0.5阈值识别直系同源蛋白簇，并通过CD-HIT算法减少采样偏差，将首个蛋白序列作为聚类代表序列。

Pan-genome analysis of L. acidophilus reveals genetic diversity

为探究单基因组或多基因组策略对新型抗菌蛋白发现的优劣，我们分析了乳酸杆菌的泛基因组与核心基因组（图1A）。每新增一个基因组，乳酸杆菌的泛基因组规模持续扩大，而核心基因组逐渐收缩，表明其泛基因组呈开放状态。图1B显示菌株DSM 20242拥有最丰富的附属基因（354个），而——

Discussion

近年来，计算机辅助筛选技术已成为抗菌剂研发的重要推动力。Huang等人探索了包含6-9个氨基酸的虚拟肽库，并成功从中鉴定出高效抗菌肽（AMPs）。Yin等人构建了基于机器学习的新型AMP预测模型AP_Sin，进而筛选出2,675条候选AMP序列。Aguilera-Puga等人——

Conclusion

通过整合泛基因组分析与功能预测策略，本研究开发了一种从微生物基因组中高效鉴定新型细菌素的新方法。利用该流程，我们从包含25,218个蛋白的11个乳酸杆菌基因组中成功发现新型细菌素FS25。功能实验表明，FS25可有效抑制单增李斯特菌（L. monocytogenes）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）、大肠杆菌（E. coli）和肠炎沙门氏菌（S. enterica）的活性。荧光显微镜技术证实FS25可破坏细菌膜完整性，导致胞内蛋白泄漏。