近日，郑州大学基础医学院中原纳米酶实验室阎锡蕴院士团队下的青年教师袁野，与中国科学院生物物理研究所高利增研究员的合作课题发表于国际高水平权威期刊《Nature communications》，研究型文章题为“Stable peptide-assembled nanozyme mimicking dual antifungal actions”。生物化学与分子生物学系袁野为本文第一作者，阎锡蕴院士同为论文作者，并对课题设计的关键思路提出重要指导，郑州大学基础医学院中原纳米酶实验室为第一完成单位。

抗菌肽（AMPs）和抗菌酶（AMEs）作为有前景的非抗生素候选物，用于对抗微生物耐药性。然而，它们的抗菌效率较低且稳定性差，天然的AMPs序列较长，成本较高。纳米酶是一个阎锡蕴院士于2007年开创的新领域，截至2023年已经发展了16年，全球有55个国家420个机构参与研究，显示出对抗抗生素耐药性（AMR）的潜力，但大多数纳米酶成分为无机组成。因此，研究人员开发了一种新型有机多肽类抗菌药物，通过自组装将AMPs和AMEs结合起来，设计出抗菌肽自组装纳米酶（AMPANs）。结合Alphafold2、分子动力学模拟及密度泛函理论等多种计算机手段，研究人员确定了肽的目标序列，即IHIHICI。表征数据证明该7肽可以自组装成纳米管的结构（Ni-IH-7）。酶学研究表明Ni-IH-7具有磷脂酶c样活性和过氧化物酶样活性，其催化活性中心主要是Ni2+和His形成的配位结构。理论计算表明，Ni-IH-7多肽水解纳米酶在催化水解底物时，主要由Ni2+作为辅因子介导磷脂分子中P-O键的断裂，同时在有Ni2+时水解反应的吉布斯自由能变化比没有Ni2+情况下的反应低0.51eV。而且，Ni-IH-7多肽纳米酶由于形成了稳定的二级结构纳米管，具备很好的抵抗酶解的能力。研究人员发现Ni-IH-7多肽纳米酶具有很好的特异性杀真菌的效果，这主要是由于其可以靶向白色念珠菌的甘露聚糖。阴道加德纳杆菌也存在一定量的甘露聚糖，因此Ni-IH-7多肽纳米酶可以对阴道炎中的两种病原体进行杀伤，同时对甘露聚糖含量更高的耳念珠菌具有更好的杀伤效果。研究人员还测试了不同的耐药株，发现该纳米酶对其均具有很好的杀菌效果且效果优于抗真菌药物5-氟胞嘧啶、氟康唑、两性霉素B及伊曲康唑。而纳米酶催化主要执行诱发真菌脂质过氧化造成铁死亡及甘油磷脂的水解。因此，Ni-IH-7多肽纳米酶可以实现从和真菌结合到催化致真菌死亡的分级杀菌模式（图1）。

为了验证Ni-IH-7多肽纳米酶的实际应用潜力，研究人员将其固定在医用垫单上，发现垫单在10分钟内即可杀死> 90%的白色念珠菌。同时取阴道炎患者分泌物，体外菌落涂板实验证明，Ni-IH-7多肽纳米酶在生理盐水中可以发挥较好的杀真菌效果且杀菌性能不被分泌物中其他物质干扰。该研究首次创新地提出将抗菌肽和纳米酶结合的策略，通过计算机模拟从头设计合成了多肽纳米酶，并系统地研究了其特异性杀伤真菌的机制，为新型抗菌药物的研发提供了思路。

图1 Ni-IH-7多肽纳米酶分级杀菌模式

《Nature communications》是多学科类开放获取期刊中的翘楚，致力于生物、物理、化学和地球科学等各领域的高质量研究。其发表的论文对各领域的专家来说都意味着相关学科的重大突破。该文章得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委群体和重点项目资助（2019YFA0709200，22121003, 81930050）、博士后面上基金 (2023M743208）的资助及基础医学院专项经费的支持。

文章链接： https://www.nature.com/articles/s41467-024-50094-6