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蟾蜍肽转化为抵抗细菌的致命武器

以色列技术学院和汉堡EMBL的研究人员从澳大利亚蟾蜍的皮肤中发现了抗菌肽的显着分子特性。这一发现可能会激发新型合成药物对抗细菌感染的发展。

研究人员解决了一种名为uperin 3.5的抗菌肽的3-D分子结构,该肽被分泌在澳大利亚蟾蜍(Uperoleia mjobergii)的皮肤上,作为其免疫系统的一部分。他们发现,该肽可自组装成独特的纤维结构,该纤维结构可通过复杂的结构适应机制在细菌存在下改变其形式,从而保护蟾蜍免受感染。这提供了独特的原子级证据来解释抗微生物肽的调节机制。

蟾蜍皮上的抗菌原纤维具有让人联想到淀粉样原纤维的结构,淀粉样原纤维是神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病)的标志。尽管淀粉样蛋白原纤维被认为具有致病性数十年,但最近发现某些淀粉样蛋白原纤维可以使人类和微生物受益。例如,某些细菌产生这种原纤维来对抗人类免疫细胞。

研究结果表明,蟾蜍皮肤上分泌的抗菌肽以高度稳定的淀粉样蛋白原纤维形式自组装成“休眠”构型,科学家称其为交叉β构象。这些原纤维充当潜在攻击分子的储存库,当存在细菌时可以被激活。肽一旦遇到细菌膜,就会将其分子构型改变为不太紧密的交叉α形式,并转化为致命武器。这项研究的主要作者,结构生物学家梅塔尔·兰道(Meytal Landau)说:“这是蟾蜍的一种复杂的保护机制,是由攻击细菌本身诱导的。” “这是可切换的超分子结构用于控制活性的进化设计的独特例子。”

未来医疗应用的潜力

抗微生物肽在生活的各个王国中发现,因此被假设是通常用作性质的武器,杀死不仅细菌,而且癌细胞偶尔有效。此外,在这项研究中发现的蟾蜍抗菌肽独特的淀粉样蛋白特性,揭示了与神经退行性疾病和全身性疾病相关的淀粉样蛋白原纤维的潜在生理特性。

研究人员希望他们的发现将导致医学和技术应用,例如开发仅在细菌存在下才能被激活的合成抗菌肽。这种合成肽还可以用作医疗设备或植入物甚至在需要无菌条件的工业设备中的稳定涂层。

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