WK15 的计算机模拟设计与体外验证：一种具有应用前景的水产养殖用抗菌肽

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：In silico design and In Vitro validation of WK15: a promising antimicrobial peptide for aquaculture applications

　　

摘要

抗菌肽是抵御各种病原体的先天防御机制。它们正被作为抗生素的潜在替代品进行研究，并在应对水产养殖中的抗菌药物耐药性方面可能发挥重要作用。在本研究中，一种新型 15 聚体抗菌肽 WK15 是基于虹鳟血红蛋白的α亚基合理设计而成的。该肽具有两亲性，表现出强烈的膜相互作用，净电荷为 +5。分子对接显示，WK15 与温和气单胞菌（Aeromonas sobria）的毒力蛋白气溶素结合紧密。对其抗菌活性进行了测试，测试对象包括一系列细菌病原体，如表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、加氏乳球菌（Lactococcus garvieae）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、迟缓爱德华氏菌（Edwardsiella tarda）、温和气单胞菌（Aeromonas sobria）、鳟害耶尔森菌（Yersinia ruckeri）和嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）。该肽表现出广谱抗菌活性，最低抑菌浓度值在 22.6 μM 至 500 μM 之间，最低杀菌浓度值在 45.2 μM 至 700 μM 之间。此外，WK15 在较高温度以及升高的盐和血清水平下仍保持稳定和有效。DNA 结合实验证实其在体外与细菌 DNA 存在浓度依赖性相互作用，这表明 DNA 结合可能代表一种潜在的次要机制。该肽对鲤柱状乳头状瘤细胞系显示出可忽略的细胞毒性，对鱼类红细胞表现出低溶血活性，表明其具有良好的生物相容性并降低了宿主细胞毒性。对经 WK15 处理的金黄色葡萄球菌（S. aureus）进行扫描电子显微镜分析，揭示了与靶向膜活性一致的显著形态改变。综上所述，这些发现表明 WK15 是一个具有高稳定性和可忽略宿主毒性的有前途的候选肽，突显了其作为水产养殖中传统抗生素替代品的潜力。