分享一篇发表在JACS上的文章，第一通讯作者是来自湖南大学化学化工学院的冯欣欣教授，其团队主要研究抗生素开发及抗生素耐药性机制等方面的研究。
部分病原体在通过吞噬作用进入细胞后，可能隐藏在细胞内液泡中，它们与慢性感染和抗生素耐药性密切相关。以金黄色葡萄球菌为例，吞噬作用后，细菌存在于早期吞噬体中，并最终与溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，在酸性吞噬溶酶体中，金黄色葡萄球菌可以作为休眠的持久细胞持续存在，作为复发性感染的储存库。由于通透性问题和机制原因，常规抗生素对这种细胞内持久性病原体无效。因此，探索药物样分子能否实现亚细胞定位至关重要。本研究开发了一种基于寡胍的拟肽剂，可有效靶向并根除吞噬溶酶体腔中的金黄色葡萄球菌，并通过其实验结果将精确靶向亚细胞定位与细胞内抗菌功效联系起来。拟肽通过内吞细胞摄取掺入吞噬溶酶体中，且它们的细胞内积累与抗菌活性相关，在分子水平拟肽剂可通过膜破坏和基因组DNA结合的协同抗菌机制实现持久性抗菌效果。在分子设计方面，作者利用了先前报道的交替两亲性寡胍（AAOGs）分子进行改造，该分子表现出膜-DNA双靶向抗菌机制，且由于其刚性和疏水性的二甲苯基接头，表现出低哺乳动物细胞膜亲和力和低溶血活性。AAOG可以通过非破坏性内吞作用进入宿主细胞，在内化后驻留在早期内体中，早期内体在内吞运输过程中成熟为晚期内体、溶酶体，并最终形成吞噬溶酶体，AAOG即可聚集在吞噬溶酶体中。为了优化低聚物的细胞内积累，作者合成了一系列具有不同理化性质的低聚胍，表征结果发现OG9具有优越的细胞摄取量，推测是由于其柔性脂肪链和作为氢键受体的氧加强了细胞对其的内吞效果。且OG9对细胞内金黄色葡萄球菌具有显著的杀伤作用，对比等量万古霉素表现出明显的优势。
随后，作者对OG9的亚细胞定位进行分析，显微镜及定量结果都显示金黄色葡萄球菌、吞噬溶酶体、OG9三者表现出高度一致的共定位，且对比可总结观察到多种寡胍的细胞内抗菌功效与其在含金黄色葡萄球菌的吞噬溶酶体中的积累能力直接相关。该结果暗示寡胍的精确亚细胞靶向和积累是决定其根除细胞内金黄色葡萄球菌的关键，为证实这一设想，作者选用了志贺氏菌和沙门氏杆菌作为对照，二者在侵染宿主细胞时通常分别定位于细胞质和沙门氏杆菌细胞液泡（Salmonella-containing vacuoles, SCV）中，共定位结果清楚地表明OG9与志贺氏菌或沙门氏菌（“Sf”和“St”）共定位及清除效果均明显弱于金黄色葡萄球菌，然而对于沙门氏菌的 ΔsopD 菌株——一种能够从 SCV 中逃逸并与溶酶体融合的突变体——OG9再次显示出与该细菌的良好共定位和杀伤效果。该结果说明，OG9细菌靶向杀伤是基于其在细胞内吞噬溶酶体定位，而不是对某一类病原体的主动靶向效应。随后，作者验证了OG9的细菌杀伤机制是由于其对细菌细胞膜和DNA的损伤效果，原理上应归功于该类分子易于形成阳离子从而结合核酸并破坏细胞膜表面电荷平衡。作者还尝试将该分子应用于动物模型的金黄色葡萄球菌侵染体系抗菌作用研究。总的来说，本文开发了基于寡胍的阳离子低聚物OG9，可以通过内吞对细胞内金黄色葡萄球菌有效杀伤，并通过该模型证明了精确亚细胞靶向在根除具体病原体中的重要性。
本文作者：FTY
责任编辑：FTY
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c09587
文章引用：DOI: 10.1021/jacs.3c09587
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