C 末端介导的噬菌体 K Holin 功能调控：对噬菌体衍生抗菌设计的启示

《BMC Biotechnology》：C-terminal–mediated modulation of Holin function from bacteriophage K: implications for phage-derived antimicrobial design

　　

摘要

在噬菌体来源的抗菌分子中，溶菌蛋白（holins）是一类膜活性蛋白，在细菌裂解过程中发挥核心作用；然而，其各个结构结构域对抗菌活性的具体贡献仍有待深入研究。本研究旨在探讨K噬菌体溶菌蛋白扩展C末端区域的功能作用及其对抗菌活性的贡献。我们结合结构预测与分子模拟，并利用重组蛋白表达和合成肽制备技术，系统评估了跨膜结构域（TMD）与C末端片段的独立及协同作用。研究结果表明，重组溶菌蛋白（rHolin）和rTMD均能抑制细菌生长，并在细胞内表达及外源添加两种实验条件下均能诱导膜裂解。在多种合成肽中，仅pIII在外源添加条件下表现出微弱活性（最小抑菌浓度MIC为1000 μg/mL），凸显了TMD核心结构域在裂解活性中不可或缺的双重协同作用。在重组衍生物中，rTMD-pI表现出最优的抗菌性能（MIC为20–40 μg/mL）。生长抑制实验、膜完整性分析及计算模拟结果一致表明，抗菌活性的发挥依赖于TMD与C末端区域的协调作用，而非仅由C末端独立驱动。分子建模进一步提示，C末端的相互作用能够促进构象重排及局部膜不稳定化，从而有助于孔道形成。在测试浓度范围内，该蛋白对人成纤维细胞表现出低细胞毒性。总体而言，本研究为深入理解溶菌蛋白介导抗菌活性的结构–功能关系提供了新见解。