耐旱基因研究（EntV的结构和功能分析揭示抗真菌的12个氨基酸的片段）

Wang YR 抗菌科技圈

第一作者：Melissa R. Cruz

通讯作者：Michael C. Lorenz ，Danielle A .Garsin

通讯单位：德克萨斯大学

研究速览：

近期，德克萨斯大学的Michael C. Lorenz和Danielle A .Garsin研究团队在Nature Communications上发表了EntV的结构和功能分析揭示了抗真菌感染的12个氨基酸片段的研究工作。由于缺乏有效的抗真菌药物和耐药性的上升，真菌病原体是一个持续的挑战。在之前的工作中，研究者描述了由粪肠球菌分泌的68个氨基酸细菌素(EntV)对白色念珠菌毒性的抑制作用。在这里，为了优化EntV作为一种潜在的治疗方法并更好地了解它的抗真菌特性，本研究得到了x射线结构。该结构由6个α螺旋包围第7个16个氨基酸螺旋(α7)组成。使用体外和线虫感染试验测试了单个螺旋的抗真菌活性。有趣的是，α7保留了抗真菌活性，但没有细菌素活性，对金黄色念珠菌和新生隐球菌也有效。进一步减少α7 至12氨基酸仍然保持很好的抗真菌活性，并在口咽、全身和静脉导管感染的白色念珠菌啮齿动物模型中观察到良好的疗效。总之，这些结果展示了EntV衍生肽作为抗真菌治疗开发的良好候选药物。

要点分析：

要点一：

结构研究表明，EntV的前肽(EntV136)形成一个握拳基序，笼内的α7螺旋发挥重要作用。只有10-12个氨基酸在多个体外、体外和动物毒性模型中具有全部到部分的抗真菌活性。

要点二：

这些肽不仅防止了感染的发生，而且在口腔念珠菌病模型中，有效地治疗了已确定的感染。EntV和12mer在模拟致命人类血流感染的小鼠模型中显示出疗效。同时，还减少了体外和静脉导管植入大鼠的粘连，这是人类患者感染的一个关键途径。

图文导读

图1. EntV的序列。（a）全长分泌型EntV136的序列。第二行是EntV68，是切割后产生的蛋白的活性形式。高亮显示的序列及其颜色对应于（b.c）所示X射线结构中解析的α螺旋、中心α7螺旋的结构和组成。

图2. EntV的α7螺旋具有抗真菌活性。(a、c)分别显示感染了白色梭菌的秀丽隐杆线虫和暴露在1 nM EntV片段(基于图1a中的结构或α7螺旋的不同版本)下的存活时间。(b, d)显示白色念珠菌在不同浓度的指示肽孵育后对组织培养处理的平板的粘附。

图3.较短的α7变体保留抗真菌活性。a、c、e表示感染白色念珠菌并暴露于1 nM α7片段的线虫随时间变化的存活率，如f所示。通过mantelx- cox log rank分析，比较每种图例左侧暴露条件下线虫的存活率的统计学差异。

图4. EntV肽对其他真菌种类和菌株抗菌活性。感染耳念珠菌（a），新生隐球菌（b），白色念珠菌（c）的秀丽隐杆线虫在获得氟康唑耐药前(AzS)和获得氟康唑耐药后(AzR)的配对临床分离株随时间的存活情况。

图5.12mer在口咽念珠菌病小鼠模型中具有保护作用。与接种后5天饮水中加入100 nM EntV和12aa α7的动物相比，未经处理的动物qPCR检测(a)白念珠菌DNA的数量和(b)舌面出现菌丝入侵的百分比。(c)用来评分菌丝入侵的代表性图片。（d）用100 nM不同长度α7肽片段处理的动物在第5天用qPCR检测白念珠菌DNA的数量。（e）从第0天或第3天开始用100 nM的12mer治疗后，在第3天或第5天用qPCR检测到的白色念珠菌DNA数量。(f)在第5天，用不同浓度的12mer处理的动物与氟康唑(Flu)比较，用qPCR检测到白色念珠菌DNA的数量。

图6. 12mer在静脉导管和全身白色念珠菌感染模型中具有保护作用。在a、b实验中，将静脉导管植入大鼠的颈静脉，并用3只独立动物分别接种含或不含EntV肽的白色念珠菌。24小时后，取出导管，从一半(左板)中测定CFU，在100x(左)或1000x(右)下对另一半导管(右板)进行扫描电子显微检查，（a）在100nM EntV处理的图像，（b）在20nM 12mer处理的图像。虚线是本试验的检测限(100 CFU)。计算CFU的平均值，误差条表示标准差(SD)。c .白色念珠菌在PBS中与DMSO、EntV或12mer一起孵育2 h后经侧尾静脉接种。每组使用10只独立的动物。通过Mantel-Cox log rank分析比较DMSO对照组的生存率。

结论

本文报道了细胞外裂解前分泌的EntV的三维结构。通过功能分析，一个α-螺旋具有显著的抗真菌活性，但没有细菌素活性。在体外试验和白色念珠菌病动物模型中，12个氨基酸螺旋的较短片段在纳摩尔浓度下表现出完全的抗真菌活性，10mer变异体保留了一些功能。这些肽有望成为广谱抗真菌药物。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33613-1

参考文献：Melissa R. Cruz, Shane Cristy, Shantanu Guha, Giuseppe Buda De Cesare, Elena Evdokimova, Hiram Sanchez, Dominika Borek, Pedro Miramón, Junko Yano, Paul L. Fidel, Alexei Savchenko, David R. Andes, Peter J. Stogios, Michael C. Lorenz*, Danielle A. Garsin*.Structural and functional analysis of EntV reveals a 12 amino acid fragment protective against fungal infections. Nature Communications.13, 6047 (2022).

投稿kangjunkejiquan@163.com