来自Vannamei对虾(Penaeus vannamei)的抗菌肽LRSG08对水产品中的弧菌属(Vibrio spp.)具有抗菌活性

时间:2026年1月31日
来源:Microbial Pathogenesis

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从凡纳滨对虾中鉴定出抗菌肽LRSG08,可有效抑制Vibrio parahaemolyticus(MIC 2 μg/mL)、Vibrio alginolyticus(MIC 2 μg/mL)和Vibrio vulnificus(MIC 125 μg/mL),通过破坏细胞膜和靶向DNA实现杀菌,并在斑马鱼模型中显示82.5%存活率,证实其低毒性和应用潜力。

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容琳|冯波|王明瑶|朱德·尤文图斯·阿维娅|杜亮|金日天|翁玉银|沈阳
福建海洋食品与生物工程学院,福建省食品微生物学与酶工程重点实验室,厦门市,福建361021,中国

摘要

弧菌属是水产养殖中重要的细菌病原体,也可能在全球范围内引起人类感染。抗菌肽(AMPs)是具有广谱抗菌活性的天然分子,因此被认为是传统抗生素的有希望的替代品。在这项研究中,通过超高效液相色谱-质谱法和在线软件从凡纳贝虾中鉴定出一种潜在的抗菌肽(GITIQCILPGFVVSKLSKLK,AMP LRSG08)。AMP LRSG08对副溶血性弧菌藻分解弧菌创伤弧菌的最小抑菌浓度分别为2 μg/mL、2 μg/mL和125 μg/mL。此外,80%以上的这些细菌在2.5小时内被杀死。AMP LRSG08能够选择性地积累在副溶血性弧菌的细胞表面,并通过特异性靶向细胞膜破坏其细胞膜的完整性,导致核酸从这些细胞中泄漏。此外,AMP LRSG08还表现出对基因组DNA的浓度依赖性结合。体内研究表明,AMP LRSG08将感染副溶血性弧菌的斑马鱼的72小时存活率显著提高至80.0%。此外,LRSG08在体外表现出非溶血活性和低细胞毒性,表明其具有良好的生物安全性。本研究不仅为潜在抗菌肽的筛选提供了宝贵的见解,还为有效预防和控制水产品中的弧菌病建立了理论框架。

引言

水产品消费量的增加导致与食源性疾病相关的全球公共卫生风险增加,食源性病原体的影响已成为日益严重的问题。在与海鲜消费相关的细菌性胃肠炎中,弧菌属沙门氏菌单核细胞增生李斯特菌大肠杆菌等病原体在疾病病因学中起着重要作用[1]。弧菌属是海洋环境中的本土微生物,可能对人类造成伤害。例如,副溶血性弧菌感染可引起急性痢疾,其特征是腹痛、寒战、发热、恶心、呕吐和腹泻[2]。创伤弧菌产生的毒力因子可以侵入宿主细胞,在人体内释放大量这些因子,从而导致宿主细胞死亡并引发严重的食源性疾病[3]。藻分解弧菌容易污染食物并引起人类腹泻和伤口感染。弧菌属可以通过整个食品供应链传播,主要通过食用受污染的海鲜传播[4]。弧菌属在水生环境中广泛分布,并可能在养殖、收获、加工和运输过程中通过多种途径污染水产品。如果不能有效控制,这些受污染的海鲜可能会进入食品市场。同时,由于烹饪和营养因素的影响,人们倾向于食用生的或 minimally 烹饪的海鲜产品。这种供应链和消费者偏好对海鲜产业构成了重大挑战。因此,控制水产品中的弧菌属对于预防食源性疾病和确保海鲜消费的安全至关重要。
肽是重要的调节剂,对生物体内的许多生物过程有显著影响。它们在生物学、医学和食品工业等多个领域具有重要的意义[5, 6, 7]。基于肽的抗菌产品具有独特的抗菌机制,最近受到了广泛关注。这些化合物能有效降低细菌耐药性的可能性,并且具有生物相容性,显示出进一步发展的巨大潜力[8]。抗菌肽(AMPs)与原核细胞膜之间的相互作用是它们进入细胞或通过膜通透性或去极化直接破坏细菌细胞的先决条件,从而比传统抗生素更有效地抑制细菌耐药性的发展。此外,AMPs还可以靶向DNA和RNA来发挥其抗菌作用。此外,许多AMPs通过激活免疫细胞以及促进或抑制炎症反应来调节宿主免疫反应[9, 10, 11, 12]。
无脊椎动物是AMPs的重要储存库,因为它们依靠先天免疫系统在病原体侵染的环境中生存。在这项研究中,我们从无脊椎动物凡纳贝虾中鉴定出一种潜在的弧菌抗菌肽(命名为LRSG08)。AMP LRSG08通过通透细菌膜主要抑制了三种弧菌属的增殖,最终导致细菌细胞死亡。这些发现为利用海洋资源开发天然抗菌剂提供了基础。此外,还在斑马鱼模型中评估了AMP LRSG08的活性,并对其体外生物安全性进行了初步测试,为其作为水产养殖中生物抗菌剂的潜在应用提供了有效的参考。

材料

副溶血性弧菌 ATCC 17802藻分解弧菌 CICC 21664和创伤弧菌 CICC 21615由中国广东省汕头市海洋生物技术重点实验室提供。营养肉汤(NB)购自广东环凯微生物技术有限公司。琼脂购自LABLEAD公司(北京,中国)。氟苯尼考和庆大霉素购自源业生物技术有限公司(上海,中国)。本研究中使用的所有化学试剂均为分析级

凡纳贝虾中筛选AMPs

使用UPLC-MS从凡纳贝虾中鉴定出八种具有潜在抗菌特性的肽(图S1)。这些肽的平均长度为19个氨基酸,分子量为1878∼2331 Da(表1)。随后,使用在线软件APD3和CAMP评估了这八种肽的疏水性、净电荷和潜在抗菌特性。结果表明,它们的疏水性范围为17%∼50%,净电荷为-4∼+3,概率为

讨论

先前的研究表明,包括净电荷和疏水性在内的各种因素会影响肽的抗菌活性[15]。阳离子肽通过静电作用与细胞膜上的负电荷脂多糖相互作用,促进AMPs与细胞膜的结合。AMP PSPHa对大肠杆菌粪肠球菌肺炎克雷伯菌没有抗菌活性。然而,修饰后的AMP PSPHa1表现出显著的

结论

在这项研究中,我们从凡纳贝虾中鉴定出八个分子量在1,500至3,000 Da之间的小分子多肽序列。通过分析和筛选获得了一种新的抗菌肽LRSG08。AMP LRSG08对常见于水产品中的副溶血性弧菌藻分解弧菌创伤弧菌表现出强烈的抗菌活性和杀菌效率。值得注意的是,它对副溶血性弧菌的抑制效果最为明显。

CRediT作者贡献声明

冯波:研究、数据管理。容琳:撰写——初稿、正式分析、数据管理。翁玉银:软件支持。沈阳:撰写——审阅与编辑、监督、资源协调。朱德·尤文图斯·阿维娅:撰写——审阅与编辑、验证。王明瑶:验证、研究。金日天:数据可视化。杜亮:方法学设计

利益冲突

没有需要声明的利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有与所提交工作相关的任何商业或关联利益冲突。

致谢

本研究得到了中国福建省自然科学基金(2023J01777)、福建省海洋与渔业局(FJHYF-L-2023-17)以及教育部现代鳗鱼工程技术研究中心开放基金(RE202316)的资助。

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