近日，《Journal of Medicinal Chemistry》在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院卢晓林研究员团队联合南京医科大学附属口腔医院马骞副教授团队完成的最新研究成果，文章标题为“Molecular-Level Strategy from Bottom-Up to Acquire High-Efficiency Antimicrobial Peptides”。该研究通过结合和频光谱（sum frequency generation vibrational spectroscopy, SFG）与分子动力学模拟（molecular dynamics simulation, MD），提出了一种基于分子机制驱动的抗菌肽（AMPs）设计框架，成功筛选出一种人工设计的抗菌肽GF，其在体外和体内实验中展现出广谱抗菌活性和抗生物膜能力，为应对多重耐药细菌感染提供了新的治疗选择。
研究团队从天然抗菌肽Aurein 1.2出发，发现其C末端的苯丙氨酸残基对破坏模型细菌膜具有关键作用。通过两轮序列优化，设计出一系列衍生AMPs，其中GF在膜结合能力（尤其是膜嵌入能力）和空间构象稳定性方面表现尤为突出。体外抗菌实验表明，GF对常见细菌和耐药菌均具有显著的抗菌效果。伤口愈合实验显示，GF在治疗耐药菌感染的皮肤模型中表现出优异的促进伤口愈合的能力。
该研究提出设计抗菌肽时应该考虑的两个关键原则：（1）C末端苯环通过强化疏水作用增强膜扰动效果；（2）尽管增加正电荷可以提高肽分子与模型细菌膜的静电吸引，但仅增加正电荷并不一定能显著提高抗菌活性。上述原则通过SFG、MD及多尺度生物实验的系统验证，为抗菌肽的理性设计提供了可推广的方法学框架。在上述研究基础上，后续团队结合机器学习，正在迭代设计更高效的抗菌肽序列，并和正雅齿科科技有限公司签署了合作意向。
东南大学博士研究生王楚和南京医科大学硕士研究生郭敬垚为共同第一作者，卢晓林研究员与马骞副教授为共同通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c00567
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