基于细菌裂解酶的功能性生物材料及其应用

抗生素的广泛使用引起了耐药细菌的大量出现和传播,严重危害公共健康。细菌裂解酶作为一类天然存在的细菌细胞壁水解酶,对普通细菌及其耐药菌株具有高效、高特异性(选择性)的抗菌性能,被视为抗生素的一种潜在替代品。将细菌裂解酶的底物识别特异性或者选择性杀菌特性与某些材料结合,通过酶固定化的方法,可形成具有特定功能的生物材料,以选择性地识别或杀灭特定细菌。本文中,笔者综述基于细菌裂解酶的功能性生物材料的开发及其在食品、医药卫生等行业中的应用。     

噬菌体及其裂解酶对细菌生物被膜作用的研究进展

细菌形成的生物被膜,可保护细菌不易被抗生素杀死,这给临床上相应疾病的治疗及医疗器械的消毒带来极大困难。研究表明,噬菌体及其裂解酶对生物被膜有降解作用。噬菌体能清除细菌在有生物活性或无生物活性的介质表面形成的生物被膜。此外,噬菌体裂解酶比如LySMP、肽酶CHAPk、细胞壁溶解酶CWHs等能清除特定的生物被膜,这可能与裂解酶直接溶菌和裂解细菌细胞外基质有关。同时,与抗生素、钴离子、氯等物质联合使用时,噬菌体对生物被膜的清除作用会更强。本文从噬菌体、噬菌体编码的裂解酶、以及它们联合其他物质对细菌生物被膜的作用进行综述,并对其实际应用做了展望。     

噬菌体裂解酶——现状与未来

噬菌体裂解酶是一种由DNA噬菌体基因编码的高特异性酶, 可高效消化细菌细胞壁。革兰氏阳性菌噬菌体裂解酶的结构域相似, 裂解效率高, 与抗生素具协同抗菌作用, 且不易产生耐受性菌株, 抗体等体液因子对裂解酶的裂解活性影响小, 裂解酶作为一种潜在抗感染药物具有重要的研究价值。目前已建立了多种病原菌裂解酶应用的动物模型, 在防控耐药性病原菌感染上取得重要进展。本文就噬菌体裂解酶的抗菌作用进行综述。     

Nat Commun:土壤细菌衍生的特殊化合物或有望成为抵御肺结核的新型疗法

正日前,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自英国华威大学等多个机构的研究人员通过研究利用来自土壤中细菌衍生的化合物开发出了治疗肺结核(TB)的新型疗法。研究者发现,某种土壤细菌所产生的化合物能够有效抑制其周围的细菌生长,利用合成化学技术,研究人员就能够重新制造出结构变异的化合物,同时还能够将这些化合物转化成为具有     

噬菌体裂解酶的抗菌特性

摘要：噬菌体裂解酶是一类细胞壁水解酶,可水解肽聚糖,造成细菌的破裂。裂解酶一般具有两到三个结构域,参与对底物的催化和结合。作为一种新型的杀菌制剂,裂解酶已被越来越多地应用于化脓链球菌、肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性细菌病的治疗。与抗生素治疗相比,裂解酶不易使细菌产生抗性且作用相对专一,这可能是解决现在日趋严重的细菌耐药性的一种可行方法。另外,裂解酶还具有高效性,作用协同性,且自身抗体不削弱其作用等优势,使之成为未来预防、控制致病菌一种可能的新途径。     

(p)ppGpp——“魔斑”核苷酸在细菌中的研究进展

鸟苷四磷酸（guanosine tetraphosphate,ppGpp）/鸟苷五磷酸（guanosine pentaphosphate,pppGpp）是细菌严谨反应的信号分子,其合成和水解由Rel/SpoT同系物（RelA/SpoT homologue,RSH）家族的蛋白质合成和水解活性控制。（p）ppGpp介导的严谨反应能够提高细菌对营养匮乏的适应能力和抗生素抗性。近年来发现（p）ppGpp与细菌生长和细胞分裂、抗生素合成等都密切相关,是细胞内重要的全局调控因子。（p）ppGpp在细菌细胞中有许多靶点,使其可以调节DNA复制、转录、细胞周期、核糖体生物合成以及抗生素合成基因簇的表达。然而,（p）ppGpp如何控制转录和其他代谢过程取决于细菌种类,并在不同的微生物中通过不同的机制调节相同的过程。因此,本文通过综述（p）ppGpp的合成/水解酶的种类和调节机制,（p）ppGpp对微生物代谢调控机制、对细胞周期的影响机制,以及（p）ppGpp对抗生素合成和耐受性的调控机制,为细菌耐药性研究和细胞生理学研究奠定基础。     

鱼源副乳房链球菌前噬菌体裂解酶Sply828的抗菌活性

【背景】副乳房链球菌（Streptococcus parauberis）是重要的水产病原菌,该病原菌已逐渐出现新的血清型及多重耐药性状,因此亟须开发出一种新的抗菌药物用于该病害的防治。研究发现,前噬菌体编码的裂解酶能够有效地杀死其宿主,具有良好的抗菌应用前景。【目的】以副乳房链球菌前噬菌体裂解酶为对象,研究其杀菌宿主谱并优化其裂解活性的条件。【方法】利用PHASTER工具对副乳房链球菌菌株KRS02083全基因组序列分析发现,其前噬菌体包含一种裂解酶的基因Sply828;通过基因克隆、表达和纯化等技术得到裂解酶Sply828蛋白;通过浊度递减实验探究裂解酶Sply828对不同细菌的杀菌活性及其最适的裂解条件。【结果】裂解酶Sply828对鱼源副乳房链球菌具有最佳的杀菌活性,并发现该酶对处于指数生长期的细菌杀菌效果最好;其最适裂解温度为28°C,最适pH为6.2;Ca²⁺和Mg²⁺对该酶的杀菌活性有促进作用,但是Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺明显抑制...     

噬菌体裂解酶应用研究进展

近年来,随着抗生素的滥用,导致多重耐药性菌株出现的频率加快。因细菌感染导致死亡的人数逐年增多,人类健康面临巨大挑战,因此研制新型抗菌药物刻不容缓。噬菌体裂解酶因其高效的杀菌能力及高度的宿主专一性而成为新一代抗菌制剂的候选之一。其是一种细胞壁水解酶,在双链DNA噬菌体复制后期被合成,通过水解细胞壁肽聚糖上的化学键,从而裂解细菌细胞壁,释放出子代噬菌体。本文系统地介绍了噬菌体裂解酶的研究进展,为相关裂解酶抗菌药物的研发做出有益探索。     

细菌素的抗细菌耐药研究及应用现状

随着青霉素等抗生素的问世,人类因细菌感染所致疾病的死亡率大为降低;但在抗生素广泛应用至今,我们又面临着细菌耐药日趋严重、耐药菌感染难以控制、新抗生素研发脚步迟滞的严峻局势。如何应对这一全球性的难题,研究者们殚精竭虑,力求在抗生素以外寻求新的突破,有着比抗生素更悠久历史、同样具有抗菌活性的细菌素引起了研究者们的重视。但抗菌谱、产量等问题使细菌素的应用受到了限制,打破瓶颈成了当下研究的热点。本文主要对细菌素的研究现状、应用及异源表达做了相关综述。     

提高噬菌体裂解酶抗菌活性的研究进展

随着细菌耐药性问题的日益严重,人们开始寻求新型抗菌制剂。噬菌体裂解酶是一种由ds DNA噬菌体编码的水解酶,能高效特异性地裂解细菌细胞壁且不易使细菌产生耐药性。由于天然裂解酶具有宿主谱窄,不能裂解革兰阴性菌等缺点,研究者对裂解酶进行了大量的设计改造。本研究主要对提高噬菌体裂解酶抗菌活性的研究进展进行综述。     

Science:细菌先休眠再快速进化产生抗生素耐药性

正抗生素耐药性是一个重大的日益严重的全球性问题。根据世界卫生组织的统计,抗生素耐药性在世界所有地方上升到危险的高水平,而且新的耐药性机制出现并且在全球扩散,从而威胁着我们治疗常见性传染病的能力。但是这些细菌耐药性机制是如何发生的,以及我们是否能够预测它们的进化,仍然在很大程度上是未知的。科学家们之前已证实细菌能够在抗生素存在下存活下来的一种方式是进化出一种"定时器(timer)",从而确保它们在整个抗生素治疗期间     

高效广谱猪链球菌7型前噬菌体裂解酶的挖掘及活性研究

【目的】噬菌体具有防控耐药性病原菌的抗菌应用潜力,但是有些病原菌噬菌体的获得非常困难,研究发现大多数病原菌存在前噬菌体(prophage),且由前噬菌体编码的裂解酶(endolysin)具有良好的抗菌应用前景,本研究将挖掘猪链球菌前噬菌体及其编码的裂解酶。【方法】通过对GenBank中登录的数株猪链球菌前噬菌体裂解酶的基因信息分析,挖掘出一株猪链球菌7型菌株前噬菌体编码的裂解酶,研究其生物学活性。以猪链球菌7型菌株7917的基因组为模板,采用PCR技术扩增获得裂解酶基因ly7917,将其克隆至质粒pET28a(+)并转化大肠杆菌DH5α细胞,挑选基因序列正确的阳性克隆、抽提质粒、转化表达菌株大肠杆菌BL21,经IPTG诱导可高效表达裂解酶Ly7917。【结果】平板裂解试验结果显示Ly7917具有高效裂菌活性,能够裂解猪链球菌2型高致病力菌株HA9801;浊度递减试验结果显示该裂解酶能够高效裂解猪链球菌2型、7型、9型和马链球菌兽疫亚种参考株、金黄色葡萄球菌(包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)等多种革兰氏阳性菌。【结论】基于前噬菌体挖掘的裂解酶Ly7917,具有高效广谱裂菌活性,为临床上利用裂解酶治疗耐药菌的混合感染提供了可能。     

超广谱β-内酰胺酶SHV-18的表达纯化及活性验证

目的：产超广谱β-内酰胺酶是肠杆菌科细菌和肺炎克雷伯菌对β-内酰胺酶类抗生素耐药的重要机制,该类酶主要水解青霉素类、头孢菌素类以及单环酰胺类抗生素。自从1983年第-次有关p内酰胺酶的报道开始,至今已经发现超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）的种类超过400种,其中SHV型是最常见的ESBLs类型之一。本研究主要探讨了超广谱β-内酰胺酶SHV－18的原核表达载体的构建、酶的纯化和活性验证。方法：利用肺炎克雷伯菌ATCC700603全基因组为模板,应用分子生物学技术钓取SHV-18基因,构建pET22b（＋）-SHV－18表达质粒,经测序鉴定后,转化大肠杆菌Transetta（DE3）,IPTG诱导表达并亲和纯化,进-步通过抗生素水解实验,检测其水解活性,测定其酶动力学参数。结果：成功构建了可以以裂解上清形式高效表达SHV-18的工程菌。通过亲和纯化最终获得纯度达到90％以上的β-内酰胺酶SI-IV-18。获得的SHV-18蛋白能够水解青霉素G、头孢拉定、头孢唑肟、头孢他啶、头孢吡肟等多个抗生素。结论：获得了对青霉素和头孢菌素类具有水解活性的超广谱β-内酰胺酶SHV-18,并对其酶动力学参数进行了检测。在实验室研究了β－内酰胺酶SHV－18对不同抗生素的水解特性,更加有利与指导临床抗生素的合理使用。     

几种药物对小鼠腹水癌细胞中一种DNA多聚酶及酶与模板复合体的作用

在小鼠艾氏腹水癌细胞中存在着一种DNA多聚酶及其与DNA模板的复合体。以不同药物对部分纯化的酶蛋白和复合体进行抑制实验,发现Aphidicolin、溴化乙锭、新生霉素和肝素均不同程度地抑制复合体和酶蛋白的活性;但酶蛋白和复合体对双脱氧胸苷三磷酸(ddTTP)不敏感。另外还发现复合体较酶蛋白对抑制剂有较强的抗性。     

《自然》:新抗生素或可解决药物抗药性问题

<正>据科学家称,他们通过一种革命性方法研发出一种抗生素,可能得以解决数十年来日益严重的抗药性问题。研究团队刊登在科学杂志《自然》(Nature)上的报告说,经由老鼠实验,这种药物可望在细菌性疾病战争中开启新页,不过授权人类使用可能还要再等5、6年。新抗生素名叫teixobactin,经由一种能筛检土壤细菌的新工具得来,这种细菌可以释放天然抗生素化合物。     

ppGpp介导的抗生素胁迫应答机制研究进展

抗生素是由微生物在生长发育后期产生的次级代谢产物,具有杀死或抑制细菌生长的能力,因此被广泛应用于细菌感染的临床治疗。在长期的进化过程中,细菌采取多种方式应对环境中抗生素的威胁。除了广为人知的抗生素耐药性(resistance)之外,细菌还能对抗生素产生耐受性(tolerance)和持留性(persistence),严重影响抗生素的临床疗效。鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate, ppGpp)和鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate, pppGpp) (本文统称ppGpp)是细菌应对营养饥饿等不利环境时产生的"报警"信号分子,其能够在全局水平调控基因的表达,使细菌适应不利的环境。越来越多的研究表明,ppGpp与细菌应对抗生素胁迫密切相关。基于此,本文综述了细菌中ppGpp的合成与水解及其作用机制,并重点阐述了ppGpp介导抗生素胁迫应答的分子机制,以期为新型抗生素的开发提供新思路。     

你听说过营养遗传学吗？

一组三磷酸腺苷酶(ATP)正穿过一个细菌细胞膜的图案构成了本期《科学》杂志的封面。在导致肺结核的细菌细胞内部，一种大有前途的二芳基唪啉新型药物能够与这种横跨膜的酶的一部分发生反应，从而通过阻碍为肺结核菌提供能量的三磷酸腺苷酶的合成来杀死这种细菌。生物试验表明，这种药能长期存留在体内，意味着可以减少剂量和服用次数，     

番茄P56和部分来源多糖裂解酶家族Ⅰ的其它蛋白的系统演化分析

果胶裂解酶包含果胶酸裂解酶(pectate lyase)和果胶酸酯裂解酶(pectin lyase)二种形式,是一类多糖裂解酶,由细菌、真菌、植物和线虫等生物产生,分布在5个多糖裂解酶家族,果胶酶在食品与饮料、纺织与洗涤、制药等工业中有广泛的应用。利用NCBI BLASTX服务器,搜索与番茄P56蛋白氨基酸序列相似且都属于多糖裂解酶家族Ⅰ的果胶裂解酶蛋白序列共28条,用DNAMAN软件分析其保守区,用CLUSTALX8.0软件进行序列比对和Bi-oEdit软件进行文件转换,进一步用PUAP4.0软件构建系统进化树。构建的MP树(phylogenetic trees)和NJ树(neighbor-joining)显示:来自植物的果胶酸裂解酶、真菌的果胶酸酯裂解酶、细菌的果胶酸裂解酶分别可聚为一个独立的类群;相对于细菌果胶酸裂解酶和真菌果胶酸酯裂解酶而言,构巢曲霉(Aspergillus nidulans)的果胶酸裂解酶A和植物的果胶酸裂解酶之间有较近的亲缘关系;细菌Pseudomonas syringae的果胶酸酯裂解酶和真菌的果胶酸酯裂解酶之间的亲缘关系较近。     

名刊封面

《科学》(2005.1.14) 抗肺结核新药一组三磷酸腺苷酶(ATP)正穿过一个细菌细胞膜的图案构成了本期《科学》杂志的封面。在导致肺结核的细菌细胞内部, 一种大有前途的二芳基喹啉新型药物能够与这种横跨膜的酶的一部分发生反应,从而通过阻碍为肺结核菌提供能量的三磷酸腺苷酶的合成来杀死这种细菌。生物试验表明,这种药能长期存留在体内,意味着可以减少剂量的服用次数,新药一个月获得     

Cell stem cell:华人科学家发现提高CRISPR-CAS9效率的小分子化合物

<正>近日,来自Gladstone研究所的科学家们在著名国际期刊cell stem cell发表了一项最新研究成果,他们通过高通量小分子化合物筛选,鉴定出几种小分子化合物能够提高CRISPR-CAS9系统的基因组编辑效率。这项研究不仅找到了一种提高CRISPRCAS9效率的方法,同时首次证明了小分子化合物可以成功的调控基因组工程。研究人员指出,细菌的CRISPR-CAS9系统利用非同源末端连接(NHEJ)的原理进行特异性基因敲除,已经作为一种基因编辑工具得到广泛