我组表面蛋白质组技术揭示纳米材料抗菌新机制

摄:1809组  发布时间:2022-09-20

近日,我组叶明亮团队与苏州大学李瑞宾团队、荷兰瓦赫宁根大学Zuilhof团队合作,报道了一种具有良好生物安全性的纳米抗生素

在细菌与抗生素不断升级的军备竞赛中,细菌已经进化出了复杂、多层级的耐药机制。耐药性的广泛传播导致超级细菌不断出现,已经成为全球面临的一个极具挑战的健康问题。据世界卫生组织预计,到2050年,由于耐药菌感染引发死亡人数将达到1000/年,超过癌症和COVID-19的死亡率。同时,近几年新型抗生素的研发几乎停滞不前,已经难以遏制细菌耐药性的传播与进化。全球迈入后抗生素时代。因此,开发新型抗菌剂迫在眉睫。

   在本工作中,研究人员发现氮化硼(BN)二维纳米片对具有多种耐药机制的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均显示出良好的抗菌活性,且长期暴露不引发细菌二次耐药性的产生。更重要的是,BN二维纳米片具有良好的细胞安全性和组织相容性。为探索其抗菌机制,团队利用电子扫描显微镜和高分辨荧光显微镜技术观察BN与细菌的相互作用,发现细菌在BN作用下会滞留在分裂期。基于此,通过结合表面蛋白质组与无标记定量分析技术,探测BN二维纳米片作用后表面蛋白赖氨酸反应活性的变化,揭示其靶标表面蛋白。接着,利用分子动力学模拟技术,进一步验证了BN与靶标表面蛋白之间的互作关系。最终阐明BN纳米片结合细菌膜表面分裂相关蛋白(FtsP, EnvC, TolB),阻止细菌Z环收缩的新型抗菌机制。


叶明亮团队长期开展细胞表面蛋白质组新方法开发及应用研究,前期建立了非靶向酶催化的细胞表面蛋白快速标记方法(PECSL),实现了在分钟级时间尺度上监测胰岛素作用后HepG2细胞表面蛋白质组的动态变化(Anal. Chem. 2021, 93, 4542);改良了传统的氨基靶向的生物素标记法实验流程,通过将富集流程限制在自制Tip柱内,从105HeLa细胞样品中富集到~500GO标注的细胞表面蛋白,大大提高了方法的检测灵敏度(J. Proteomics 2019, 196, 33)。

研究成果以“Antibiotic-Like Activity of Atomic Layer Boron Nitride for Combating Resistant Bacteria”为题,于近日发表在ACS Nano杂志上,该工作的共同第一作者是我组博士后李亚楠,上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。(文/ 李亚楠、李瑞宾课题组)

  文章链接https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c11353