海洋所發現深海細菌環脂肽類抗生素抑制病原菌運動新機制

  71日,國際經典微生物學期刊Environmental Microbiology在線刊發題為The cyclic lipopeptides suppress the motility of Vibrio alginolyticus via targeting the Na+-driven flagellar motor component MotX的文章,報道了中國科學院海洋研究所孫超岷研究組關于深海細菌環脂肽類抗生素抑制病原菌運動新機制的研究成果,為發展新型深海微生物源抗生素提供了新的靶點和理論依據。 

  在前期研究中,孫超岷研究組在分離深海微生物的過程中偶然發現一株芽孢桿菌能有效抑制水產重要病原溶藻弧菌的運動,而運動能力很大程度上影響著病原菌的致病性。基于這一發現,研究人員借助生物化學手段分離并解析了抑制病原菌運動的活性物質的結構(Applied and Environmental Microbiology, 2017),明確了該活性物質為一種新型環脂肽類抗生素,但對其抑制病原菌運動的具體機制并不清晰。本研究中,研究人員進一步利用轉錄組學和分子遺傳學等手段,精確定位了該環脂肽類抗生素的作用靶點為病原菌鞭毛分子馬達的關鍵組分MotX,解釋了該抗生素為何能有效抑制病原菌的運動和致病性。更為重要的是,MotX在各種能侵染水產動物和人類的病原弧菌(包括鰻弧菌、燦爛弧菌、副溶血弧菌和創傷弧菌等)中廣泛存在,該環脂肽類抗生物素對上述各類病原弧菌的運動也具有顯著的抑制效果,而不抑制缺乏MotX細菌的運動能力,是一種極具應用潛力、廣譜且有選擇性的抗菌藥物,相應細菌菌株和化合物的產權和相關信息已經申請國家發明專利保護。

  實驗海洋生物學重點實驗室劉瑞副研究員為第一作者,孫超岷研究員為通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、大洋協會“深海生物資源計劃”及中科院戰略先導專項等項目聯合資助 

  近年來,孫超岷研究組圍繞深海細菌脂肽類抗生素進行了系統研究,分別解析了豐原素(Applied and Environmental Microbiology, 2018)、表面活性素(Marine Drugs, 2019)和伊枯菌素(Applied and Environmental Microbiology, 2020, 修稿中)等脂肽分子的結構和作用機制,為脂肽類抗生素的進一步開發應用奠定了堅實基礎。 

 

環脂肽類抗生素作用于溶藻弧菌鞭毛分子馬達關鍵組分MotX 

   

   論文DOI: 10.1111/1462-2920.15144 

   論文鏈接:https://doi.org/10.1111/1462-2920.15144 

   本文涉及的研究論文: 

  1.  Rui Liu, Rikuan Zheng, Ge Liu, Chaomin Sun*. The cyclic lipopeptides suppress the motility of Vibrio alginolyticus via targeting the Na+-driven flagellar motor component MotX. Environmental Microbiology. 2020. doi: 10.1111/1462-2920.15144. 

  2.  Shengnan Zhou, Ge Liu, Rikuan Zheng, Chaomin Sun* and Shimei Wu. Structural and functional insights of iturin W, a novel lipopeptide produced by the deep-sea bacterium Bacillus sp. wsm-1. Applied and Environmental Microbiology, 2020, in revised. 

  3.  Shimei Wu, Ge Liu, Shengnan Zhou, Zhenxia Sha, Chaomin Sun*. Characterization of antifungal lipopeptide biosurfactants produced by marine bacterium Bacillus sp. CS30. Marine Drugs, 2019, 17, 199; doi:10.3390/md17040199. 

  4.  Linlin Zhang, Chaomin Sun*. Fengycins, cyclic lipopeptides from marine Bacillus subtilisstrains, kill the plant-pathogenic fungus Magnaporthe grisea by inducing reactive oxygen species production and chromatin condensation. Applied and Environmental Microbiology, 2018, 84(18). 

  5.  Pengyuan Xiu, Rui Liu, Dechao Zhang*, Chaomin Sun*. Pumilacidin-like lipopeptides derived from marine bacterium Bacillus sp. suppress the motility of Vibrio alginolyticus. Applied and Environmental Microbiology, 2017, 83(12). doi: 10.1128/AEM.00450-17.  

 

   文/圖  孫超岷


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