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细菌的耐药性日益严重,使得全球的医疗体系面临严峻的挑战。新抗生素类药物的开发已不能满足目前的治疗需求,因此亟需开发新的抗菌分子。来源于噬菌体的裂解酶对宿主菌具有杀灭作用,这对于多重耐药病原菌的治疗具有重要的意义。裂解酶具有模块化的结构,至少包括有水解肽聚糖活性的N端催化域(Catalytic domain,CD)和C端的细胞壁结合域(Cell wall binding domain,CBD)。将不同来源裂解酶的催化域和结合域进行融合,可以获得表达量较高、具有良好水溶性及高活化的嵌合裂解酶,为裂解酶的改造提供了无限的选择。与抗生素相比,裂解酶有三个重要的优势:(1)具有快速且高效的杀菌活性;(2)具有特异性的靶标,只对靶细菌有杀菌活性,不影响周围正常菌群的生长;(3)其宿主菌对噬菌体裂解酶产生抗性的几率极低。作为一种潜在的治疗细菌感染的抗菌分子,裂解酶被越来越多的科研工作者所关注。 在治疗由多细菌引起的感染时,具有特异裂解活性的裂解酶可能会存在应用上的障碍,如针对人粘膜中由多种病原菌引起的复感染。因此,研发具有广谱杀菌活性、能裂解几种或几类病原菌的裂解酶显得尤为重要。 PlySs2是来源于猪链球菌噬菌体的裂解酶,对多种细菌具有高效裂解活性,包括金黄色葡萄球菌、某些链球菌和李斯特菌等。PlySs2由N端催化域和C端细胞壁结合域组成。本研究探讨了PlySs2结合功能域的生物活性特征和在嵌合裂解酶构建方面的应用。首先,本文从PlySs2氨基酸序列入手,单独表达催化域(PlySc),采用浊度检测法测试了PlySc的裂解生物活性,以及用增强型绿色荧光蛋白(EGFP)标记相关的截短体,测试了结合活性特征。结果显示PlySc无裂解活化,EGFP-PlySc对链球菌和金葡菌无结合活性,结合域的融合蛋白EGFP-PlySb能结合链球菌(S.suis,S.agalactiae和S.dysgalactiae),包涵了结合域的EGFP-PlyS2-△C能结合链球菌(S.suis,S.agalactiae和S.dysgalactiae)和部分金葡菌(N315),包涵全序列的融合蛋白EGFP-PlySs2能结合S.agalactiae和S.dysgalactiae。可初步判定PlySs2的相对广谱高效的杀菌活性不是由催化域或者结合域单独决定的,而是两者相互依赖有机组合的结果,但结合域起着关键作用。在此基础上利用PlySs2的结构功能域构建了5个嵌合酶,其中118-Sb、511Sb、H5-Sb和ClyI没有明显的活力。而基于PlySs2结合域改造的PcSb具有杀灭金葡菌的活性,温度耐力范围为4~65℃,pH作用范围为pH4-10,MIC值为1.6~12.5μg/ml。特别是在模拟控制食品中病原菌的实验中,PcSb的效果明显优于其催化域供体(Pc),说明PcSb具有应用的潜力。综合可得,理想裂解酶的组建并不是两个功能域机械的叠加,而是两者相互协同作用的结果。只有CD和CBD的有机匹配才能发展优势的嵌合裂解酶。这些发现为解密裂解酶具有广谱活性的机制以及构建广谱高效的嵌合酶提供了参考基础。