利用金属驱动的六组氨酸标记蜜毒肽纳米组装技术，可更高效地降解植物病原体生物膜，同时降低其毒性

《Journal of Nanobiotechnology》：Metal-driven nanoassembly of hexahistidine-tagged melittin enables superior phytopathogen biofilm degradation with attenuated toxicity

　　

摘要

由植物病原菌形成的细菌生物膜能够显著增强其对化学农药的抵抗力，这凸显出迫切需要创新的抗菌解决方案。抗菌肽因其广谱活性和天然的破坏生物膜的能力，成为一种有前景的替代品，其中蜜蜂毒液衍生物蜂毒肽就是典型的代表。然而，蜂毒肽在农业上的应用却因其在环境中的快速降解、易受酶解以及非选择性细胞毒性而受到限制。在此，我们报道了一种基于金属配位的纳米组装策略，以提高蜂毒肽的稳定性和有效性。通过在设计N端添加六组氨酸标签，可利用Zn2?实现蜂毒肽的一步法组装，形成均匀的纳米颗粒（NanoMel）。这种纳米制剂提升了其抗菌效力，使得其对Xanthomonas oryzae pv. oryzae（Xoo）和Xanthomonas oryzae pv. oryzicola（Xoc）的半数有效浓度分别降至3.795 μg/mL和3.202 μg/mL，相较于游离态蜂毒肽分别提升了1.59倍和1.38倍。此外，NanoMel在清除生物膜方面表现更佳，24 μg/mL浓度下即可分解86.9%的成熟Xoo生物膜，远优于游离肽。在植物试验中，200 μg/mL浓度的NanoMel对水稻细菌性叶枯病具有68.2%的治愈效果和65.9%的防护效果，优于市面上的20%硫代二唑铜悬浮剂（TC-20% SC）。同时，这种纳米组装结构还有效降低了蜂毒肽的固有毒性，斑马鱼实验中的安全性指标也有显著改善。总体而言，这些研究结果表明，基于金属配位的纳米组装策略可作为开发高效且环保的抗菌肽基生物纳米杀菌剂的平台，为可持续的植物保护提供了有力且实用的方案。

图形摘要

由植物病原菌形成的细菌生物膜能够显著增强其对化学农药的抵抗力，这凸显出迫切需要创新的抗菌解决方案。抗菌肽因其广谱活性和天然的破坏生物膜的能力，成为一种有前景的替代品，其中蜜蜂毒液衍生物蜂毒肽就是典型的代表。然而，蜂毒肽在农业上的应用却因其在环境中的快速降解、易受酶解以及非选择性细胞毒性而受到限制。在此，我们报道了一种基于金属配位的纳米组装策略，以提高蜂毒肽的稳定性和有效性。通过在设计N端添加六组氨酸标签，可利用Zn2?实现蜂毒肽的一步法组装，形成均匀的纳米颗粒（NanoMel）。这种纳米制剂提升了其抗菌效力，使得其对Xanthomonas oryzae pv. oryzae（Xoo）和Xanthomonas oryzae pv. oryzicola（Xoc）的半数有效浓度分别降至3.795 μg/mL和3.202 μg/mL，相较于游离态蜂毒肽分别提升了1.59倍和1.38倍。此外，NanoMel在清除生物膜方面表现更佳，24 μg/mL浓度下即可分解86.9%的成熟Xoo生物膜，远优于游离肽。在植物试验中，200 μg/mL浓度的NanoMel对水稻细菌性叶枯病具有68.2%的治愈效果和65.9%的防护效果，优于市面上的20%硫代二唑铜悬浮剂（TC-20% SC）。同时，这种纳米组装结构还有效降低了蜂毒肽的固有毒性，斑马鱼实验中的安全性指标也有显著改善。总体而言，这些研究结果表明，基于金属配位的纳米组装策略可作为开发高效且环保的抗菌肽基生物纳米杀菌剂的平台，为可持续的植物保护提供了有力且实用的方案。

图形摘要