中國(guó)海洋大學(xué)在海洋抗菌肽資源發(fā)掘方面取得新進(jìn)展 http://reabo.cn　 2024年11月8日　 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) 　　近日，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物多樣性與進(jìn)化研究所張偉鵬教授和海洋生命學(xué)院丁維副教授在iMeta雜志發(fā)表題為“Bioprospecting of culturable marine biofilm bacteria for novel antimicrobial peptides”（從可培養(yǎng)的海洋生物被膜細(xì)菌中發(fā)掘新型抗菌肽）的研究論文，通過使用新的方法對(duì)海洋生物被膜抗菌肽產(chǎn)生潛力進(jìn)行了勘探，擴(kuò)展了抗菌肽化合物的范圍，為抗菌藥源分子的研發(fā)提供了新視角。 　　 　　抗生素耐藥性已經(jīng)成為一個(gè)重大的公共衛(wèi)生威脅，尋找新型抗菌藥物是抵御耐藥細(xì)菌的一種重要方式，其中抗菌肽作為新型抗生素的一種潛在藥物，受到廣泛關(guān)注。抗菌肽是動(dòng)物、植物和微生物產(chǎn)生的兩親性小分子多肽，具有廣譜抗菌效果。在海洋環(huán)境中，生物被膜是附著在任何浸沒基質(zhì)上的微生物群落，如人造基質(zhì)、石頭表面、微塑料或動(dòng)物內(nèi)臟，生物被膜細(xì)菌因其獨(dú)特的生態(tài)位和代謝特征，具有發(fā)現(xiàn)新型抗菌肽的巨大潛力。本研究聚焦于從可培養(yǎng)的海洋生物被膜細(xì)菌中發(fā)掘新型抗菌肽。 　　 　　本研究從海洋生物被膜中進(jìn)行了細(xì)菌菌株分離并對(duì)它們的基因組進(jìn)行測(cè)序，構(gòu)建了一個(gè)可培養(yǎng)的海洋生物被膜細(xì)菌庫(kù)，包括713個(gè)菌株及其接近完整的基因組，為挖掘抗菌肽奠定了基礎(chǔ)。隨后，使用核糖體分析（Ribo-seq）與深度學(xué)習(xí)模型相結(jié)合的新方法預(yù)測(cè)抗菌肽，Ribo-seq分析的引入增強(qiáng)了序列過濾過程，使得在抗菌肽預(yù)測(cè)之前能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別小開放閱讀框（sORFs）。然后構(gòu)建了一個(gè)由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、雙向長(zhǎng)短期記憶層和注意力層組成的深度學(xué)習(xí)模型，在80,430個(gè)表達(dá)的sORFs中鑒定出341個(gè)為候選抗菌肽，其中多數(shù)與公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的抗菌肽相似性低于40%，表明深度學(xué)習(xí)模型捕獲了海洋抗菌肽的內(nèi)涵特征。化學(xué)合成的60個(gè)候選抗菌肽中90%（54個(gè)）展示出抗菌活性，對(duì)多種人類耐藥病原菌有強(qiáng)抑制作用。對(duì)其中12個(gè)強(qiáng)效抗菌肽進(jìn)行的細(xì)胞毒性和溶血性測(cè)試顯示了較低的毒性。最后，通過AlphaFold2預(yù)測(cè)和圓二色譜法探究抗菌肽結(jié)構(gòu)，掃描電子顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡觀測(cè)抗菌肽的作用靶點(diǎn)，揭示4種強(qiáng)效候選抗菌肽靶向金黃色葡萄球菌的細(xì)胞膜的殺菌機(jī)制。 　　　　　　　　　　　　　　　　　工作流程圖 　　 　　這項(xiàng)研究成功將Ribo-seq分析與新的深度學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，從純培養(yǎng)的海洋生物被膜細(xì)菌中預(yù)測(cè)出抗菌肽，并最終鑒定出與已知抗菌肽序列相似度低、性質(zhì)不同的高效、低毒抗菌肽，為抗菌藥源分子的研發(fā)提供了新視角。 　　　　　　　　　　　　張偉鵬教授（后排右三）團(tuán)隊(duì)合影 　　 　　中國(guó)海洋大學(xué)博士研究生范燊、秦澎、盧潔、王帥濤、張杰為該論文共同第一作者，張偉鵬教授和丁維副教授為共同通訊作者。相關(guān)工作得到山東省科研基金、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金等資助。 　　 　　通訊員：張川 圖：張偉鵬 　　 　　文章鏈接：https://doi.org/10.1002/imt2.244 　關(guān)于中國(guó)海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請(qǐng)點(diǎn)擊查看　 特別說(shuō)明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（reabo.cn）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請(qǐng)以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。