跟大家分享一篇近期发表在 nature chemical biology 的文章，本文的题目是“An anti-biofilm cyclic peptide targets a secreted aminopeptidase from P. aeruginosa”，这篇文章主要讲述了作者们利用铜绿假单胞杆菌氨肽酶 PaAP 自身的序列，设计出了能够抑制该酶活性的环肽，抑制其生物膜的形成。本文的通讯作者是来自英国圣安德鲁大学的 Clarissa Melo Czekster。铜绿假单胞杆菌是一种条件致病菌，它们仅仅会在人体免疫系统低下的时候感染，造成急性或者长期慢性的感染。它们之所以能够在宿主体内造成慢性的感染，是因为它们利用了非常聪明的策略来存活下去，即形成生物膜和分泌一系列的毒力因子，比如胞外多糖、外膜囊泡、铁载体、毒素和裂解酶，其中，裂解酶包括蛋白酶和核酸酶。这些分泌出去的毒力因子能够引起细胞和组织的损伤、干扰宿主的防御系统以促进细菌的生长和增殖。这些分泌的蛋白酶是铜绿假单胞杆菌主要的毒力因子，其中包括碱性蛋白酶、弹性蛋白酶 Elastase（LasA 和 LasB）和赖氨酸特异性的内肽酶（比如 LysC）。弹性蛋白酶 LasB 能够降解胶原蛋白，从而造成组织的严重损伤，碱性蛋白酶能够降解很多宿主的蛋白，比如纤连蛋白和层粘连蛋白，从而帮助细菌的入侵和组织坏死，还可以帮助细菌降解宿主产生的补体蛋白和细胞因子。铜绿假单胞杆菌所分泌的氨肽酶 PaAP，是细菌生物膜基质中最丰富的蛋白之一。它作为氨肽酶，从蛋白质的氨基端开始逐一地水解氨基酸，并且对于亮氨酸残基具有偏好性，它与细菌生物膜的形成息息相关。更重要的是，PaAP 必须经过进一步“加工”才能变成有活性的酶，比如，LysC 会切割去其羧基端的一小段序列，使其在胞外激活。本文首先解析了完整的 PaAP 蛋白结构，作者们发现其羧基端的蛋白序列刚好处于其 PA 结构域和肽酶结构域中间的凹口处，从而使 PaAP 处于“自抑制”的状态。作者们构建了羧基端缺失的突变体，相比于 PaAP 野生型，突变体具有了蛋白酶的活性，说明了羧基端的序列的确在抑制其酶活。作者们猜想，可以将羧基端的这 9 个氨基酸设计成短肽，抑制 PaAP 的蛋白酶活性，作者们在实验上验证了这一点，但是 PaAP 酶本身也会水解这个线性的九肽。于是，作者们又想到可以将这 9 个氨基酸，用异肽键连接起来，形成环肽。作者们发现，该环肽抑制 PaAP 的能力，较线性的九肽而言，提高了 440 倍。最后，作者们发现该环肽能够显著地抑制铜绿假单胞杆菌的生长，并且抑制其生物膜的形成。总之，这篇文章从蛋白自身出发，解析了其自抑制的机理，并用自身的这段序列设计出了环肽，抑制了其自身的生长，正所谓“师夷长技以制夷”。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-023-01373-8文章引用：10.1038/s41589-023-01373-8
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