新型巨型裂解性嗜水气单胞菌噬菌体P19及其内溶素的特性表征与抗菌潜力研究

时间:2026年1月7日
来源:Microbial Biotechnology

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本文报道了从恒河水中分离的巨型裂解性噬菌体P19(属Ceceduovirus,科Straboviridae),其具有228 kb大基因组、强裂解活性和高稳定性(pH 6–10、60°C)。研究发现其内溶素P19_358(18.8 kDa,GH24家族)对革兰氏阴性菌(经EDTA预处理)和革兰氏阳性菌(无需EDTA)均展现广谱抗菌活性,为应对多重耐药(MDR)病原体提供了新型抗菌策略。

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1 引言
多重耐药(MDR)革兰氏阴性菌的蔓延对公共卫生构成严重威胁。其中,Aeromonas dhakensis作为一种新兴病原体,因高毒力和耐药性(如对碳青霉烯类耐药)备受关注,其感染死亡率可达25%–37.5%。目前缺乏针对该菌的商用噬菌体产品,而噬菌体及其内溶素(endolysin)因特异性强、不易引发耐药性,成为替代抗生素的潜力候选。本研究首次分离并表征了感染A. dhakensis的巨型噬菌体P19及其内溶素P19_358,旨在为控制MDR病原体提供新资源。
2 材料与方法
噬菌体P19从印度恒河水样中分离,宿主为A. dhakensis CECT 5744T
3 结果
3.1 噬菌体分离与形态
P19噬菌体呈肌尾科典型形态,头部直径82.53±2.3 nm,尾部长度94.83±1.9 nm,形成清晰斑块(直径1.465±0.089 mm)。
3.2 宿主谱
P19对Aeromonas属具高度特异性,可裂解A. dhakensis(CECT 5744T、LMG 24688、A2)、A. caviae(A91)和A. hydrophila(CECT 839T),但对非Aeromonas菌无活性。
3.3 杀菌活性
时间-杀灭实验显示,P19在MOI 0.01–10范围内均能有效裂解宿主菌,且作用可持续7小时。
3.4 效率(EOP)
对A. dhakensis LMG 24688和A2的EOP值分别为0.67和0.79,表明跨菌株感染能力强。
3.5 一步生长曲线
潜伏期为30分钟,裂解量为50±8 PFU/细胞。
3.6 pH与温度稳定性
P19在pH 6–10和≤60°C条件下稳定性高,70°C以上活性骤降。
3.7 基因组分析
P19基因组为线性DNA,长度228,239 bp(GC含量38.8%),含414个ORF、8个tRNA和5个转录终止子。未检测到溶原性、毒力或耐药基因。
3.8 系统发育分类
基于全基因组比对,P19与Aeromonas噬菌体vB_AdhaM_G2相似度达98.9%,被归类为Ceceduovirus属的新物种。
3.9 内溶素P19_358的生物信息学分析
P19_358为T4型溶菌酶(GH24家族),分子量18.8 kDa,无跨膜结构,具有亲水性和稳定性。
3.10 三维结构预测
AlphaFold模型显示其具有典型溶菌酶折叠,活性位点口袋体积为463.584 Å3,适合底物结合。
3.11 分子对接
P19_358与肽聚糖片段NAG-NAM二聚体结合能为-6.4 kcal/mol,主要通过氢键和疏水作用实现。
3.12 抗菌活性
在75 μg/mL浓度下,P19_358对EDTA预处理的革兰氏阴性菌(如A. dhakensis、S. flexneri、P. aeruginosa)裂解活性达71%–97%;对革兰氏阳性菌B. subtilis无需EDTA即可实现99.98%的裂解。
3.13 扫描电镜观察
EDTA与P19_358联合处理导致A. dhakensis细胞膜收缩和变形。
3.14 理化性质
动态光散射(DLS)显示P19_358为单体结构(直径5.89 nm)。差示扫描荧光法(DSF)表明其在pH 6.0时最稳定,熔解温度(Tm)为54.5°C。
4 讨论
P19是首个报道的感染A. dhakensis的巨型噬菌体,其大基因组可能增强环境适应性。内溶素P19_358的广谱活性(尤其联合EDTA时)凸显其作为抗菌剂的潜力。与同类噬菌体相比,P19的高热稳定性(耐受60°C)更利于实际应用。需进一步优化内溶素递送系统(如构建artilysin)以提升其穿透革兰氏阴性菌外膜的能力。
5 结论
噬菌体P19及其内溶素P19_358对MDR革兰氏阴性菌(特别是A. dhakensis)展现出高效裂解活性和良好的稳定性,有望用于水产养殖、食品安全和临床治疗的抗菌策略开发。

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