科技日报记者 张佳欣
美国俄勒冈大学科学家近日“复活”了距今约1.6亿年的远古抗菌多肽。实验发现，一些远古多肽对耐药细菌的杀伤能力甚至超过现代人类体内相应的抗菌多肽。这项研究有望为应对抗生素耐药性、开发新型抗感染治疗方法提供新思路。相关研究25日发表于《公共科学图书馆·生物学》杂志。
乳铁蛋白是一种免疫蛋白，存在于母乳、眼泪、唾液和肠道黏液等多种体液中。乳铁蛋白的一项重要作用是结合铁元素，使细菌难以获得生长繁殖所需的铁。此外，它还含有一种具有杀菌作用的“武器”——抗菌多肽。多肽是由少量氨基酸组成的短蛋白片段。乳铁蛋白中的抗菌多肽能够直接攻击细菌的细胞膜，在细胞膜上造成损伤，使细菌最终死亡。
研究人员想知道，这种抗菌能力究竟是什么时候出现的，以及它在漫长的演化过程中发生了怎样的变化。为此，他们比较了人类、牛等现代哺乳动物的乳铁蛋白基因序列，并根据不同物种之间的亲缘关系，利用“祖先序列重建”方法推算远古哺乳动物祖先可能拥有的基因序列。
他们随后合成这些推测出的基因，并在细胞中重新生成相应的远古蛋白质，最终获得了距今约1.6亿年的抗菌多肽。随后，他们将这些多肽与多种能够导致人类疾病的细菌进行“较量”，包括铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和链球菌等。
结果显示，最早期的远古抗菌多肽虽然能够破坏细菌细胞膜，但细菌似乎能够修复受损部位，从而耐受这种攻击。随着演化推进，来自较晚期哺乳动物祖先的抗菌多肽，其杀菌能力逐渐增强。一些距今仅数百万年的远古多肽，抗菌活性甚至超过了现代人类乳铁蛋白中的相应多肽。进一步研究发现，这种抗菌能力增强可能只需要一个很小的结构变化。蛋白质由氨基酸组成，其中一个氨基酸发生改变，就可能明显增强抗菌多肽的活性。
这些远古抗菌多肽距离真正成为药物还有较长距离。与传统抗生素相比，抗菌多肽的结构稳定性较差，进入人体后容易被迅速分解。未来还需要进一步改造这些分子，提高其稳定性和抗菌能力。
病原体同样可能对抗菌多肽产生耐药性。因此，弄清细菌如何适应这些分子，不仅有助于开发新的抗菌药物，也可能帮助科学家设计联合治疗方案，从而降低产生耐药性风险。
总编辑圈点
各种婴幼儿奶粉都把乳铁蛋白当成重要卖点，这种母乳中自带的元素，含有杀菌能手抗菌多肽。科研人员此次还原出1.6亿年前远古哺乳动物体内的抗菌多肽，并一路“追踪”它的演化。部分百万年前远古多肽杀灭细菌的能力比现代人自身同类物质还要强，奥妙就在单个氨基酸的改动中。面对越来越棘手的抗生素耐药难题，这项研究提供了新思路——可以还原远古分子，在了解细菌耐药机制的同时，也从中筛选有潜力物质开发抗感染新药。
网友评论
