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與傳統抗生素不同的抗菌肽（AMP）具有多模式作用和強大的廣譜抗微生物的特點，主要是宿主防御肽，已證明對一系列“超級細菌”的多藥物耐藥 (MDR) 病原體具有顯著的抗菌活性²。毒性低且具有多種細胞內靶標的富含脯氨酸AMP (PrAMP) 被認為是一類尤其具有前景的候選物，可用于合理設計以靶向革蘭氏陰性病原體。2017年，Wenyi Li等人通過不同的化學修飾獲得了富含脯氨酸抗微生物肽單體Chex1-Arg20，拓寬了其抗菌譜³。今年2月1日，Wenyi Li等人將重點放在了一類全氟芳族化合連接劑上，通過Chex1-Arg20的C端硫醇添加到一系列雙功能苯或苯基系鏈中，設計Chex1-Arg20的二聚化以確定肽方向和接頭長度對其抗菌活性的影響。

抗菌試驗證實二聚體本身顯著增強了Chex1-Arg20的抗菌作用，使用四氟苯6和八氟聯苯7接頭效果最為顯著 （上圖結構），由此產生的二聚肽6和7對革蘭氏陰性菌，特別是WHO重點列出的多重耐藥的鮑曼不動桿菌表現出具有極好的有效作用，且沒有細胞毒性。同時，通過殺傷動力學測定發(fā)現PrAMP 6和7都具有快速的殺傷速度，為進一步臨床藥理學動力學和藥物開發(fā)提供了關鍵參數。

通過機理研究發(fā)現這種全氟芳族連接物具有顯著的剛性和親脂性，且熒光報告分子進一步評估了包括對外膜和內膜的通透性以及膜電位變化。掃描氦離子顯微鏡成像分析確定了由PrAMPs 6和7引起的細菌形態(tài)學變化，對細菌膜去極化和膜完整性影響，從而導致膜破碎和細胞溶解。通過分子動力學模型計算PrAMP在混合磷脂膜雙層上的潛在吸附和滲透機制，預測了反膠束狀結構的形成，并在將八氟聯苯二聚體-NHNH₂ 7插入脂雙層中心后，膜完整性顯著被破壞。這些多重機制也進一步印證了這個類新型同二聚抗菌肽作為新一類抗生素的前景。

此外，他們此類PrAMP可以引起的應激反應來產生活性氧也有助于細菌瓦解，進一步導致細胞的死亡。而炎癥因子一氧化氮的減少則進一步表明，PrAMPs可以中和來自鮑曼不動桿菌的脂多醣刺激巨噬細胞產生的炎癥因子，這是調節(jié)免疫反應的抗炎活性的關鍵因素，這種作用可能有助于中和由細菌感染誘導的炎癥，并增強宿主對細菌的先天免疫。在PrAMP的處理下，預成型細菌生物膜減少了50%以上，進一步證明了這些PrAMP的治療應用潛力。

總結：該報道對新型同二聚抗菌肽PrAMPs 的研究突出了化學生物偶聯應用的優(yōu)勢，二聚體抗菌肽的抗菌和抗生物膜活性的增強，以及它們在治療應用中的免疫調節(jié)作用和對抗超級細菌的效力，為迫切開發(fā)新抗菌療法的新時代提供了關于下一代 PrAMP 的開發(fā)進一步的機制細節(jié)。

文章鏈接：Li, W. et al. Enhancing proline-rich antimicrobial peptide action by homodimerization: Influence of bifunctional linker. Chem. Sci. 2022, 13 (8), 2226-2237. https://doi.org/10.1039/D1SC05662J 

此稿由深圳大學葉婷根據最新發(fā)表的Chemical Science 封面文章進行總結。

參考文獻

(1) Li, W.; Lin, F.; Hung, A.; Barlow, A.; Sani, M.-A.; Paolini, R.; Singleton, W.; Holden, J.; Hossain, M. A.; Separovic, F.; O’Brien-Simpson, N. M.; Wade, J. D. Enhancing proline-rich antimicrobial peptide action by homodimerization: Influence of bifunctional linker. Chem. Sci. 2022, 13 (8), 2226-2237.

(2) Li, W.; Separovic, F.; O'Brien-Simpson, N. M.; Wade, J. D. Chemically modified and conjugated antimicrobial peptides against superbugs. Chem. Soc. Rev. 2021, 50 (8), 4932-4973.

(3) Li, W.; O'Brien-Simpson, N. M.; Yao, S.; Tailhades, J.; Reynolds, E. C.; Dawson, R. M.; Otvos, L.; Hossain, M. A.; Separovic, F.; Wade, J. D. C-terminal modification and multimerization increase the efficacy of a proline-rich antimicrobial peptide. Chem. Eur. J. 2017, 23, 390-396.