通过CsgA淀粉样蛋白干扰机制，计算分析magenin-I-KL对大肠杆菌生物膜形成的破坏作用

《Archives of Microbiology》：Computational examination of magainin-I-KL mediated disruption of E. coli biofilms via CsgA amyloid interference

抗生物膜肽筛选显示Magainin-I-KL通过破坏CsgA β-折叠结构氢键网络有效抑制大肠杆菌生物膜形成，分子动力学验证其强结合特性。

　　

摘要

细菌细胞通过细胞外基质的黏附在生物膜的形成中起着关键作用。破坏这些基质为克服与慢性感染相关的生物膜难题提供了一种有前景的策略。大肠杆菌（E. coli）细胞外基质中的主要功能性淀粉样蛋白CsgA采用富含β-折叠片的构象，这有助于维持生物膜的结构完整性。这些β-折叠片的稳定性由蛋白质内部的广泛氢键网络维持，而其破坏会危及生物膜的生存能力。在这项研究中，采用了计算方法来识别能够靶向CsgA淀粉样蛋白β-折叠结构的抗生物膜肽。在筛选的41种肽中，有10种被预测具有毒性，其余31种接受了分子对接和反应性分析。在对接前后评估了HOMO–LUMO能量差，以评估肽的反应性，从而确定了22种具有高反应性的肽，用于进一步的离散分子动力学模拟。比较分析显示，Brevinin-1BW、Kassinatuerin-3、Ranateurin-2Awa、Temporin-B和Magainin-I-KL降低了未经处理的蛋白质中的CsgA β-折叠片含量。值得注意的是，Magainin-I-KL使β-折叠片含量减少了7%，并导致了显著的结构破坏，这表现为氢键减少、自由能景观中亚稳态增加以及交叉相关分析中的变形模式。定向分子动力学模拟进一步表明，Magainin-I-KL对力诱导的解离具有更强的抵抗力，说明其与CsgA的相互作用更为紧密。总体而言，Magainin-I-KL能有效破坏大肠杆菌中的CsgA淀粉样蛋白结构，表明其作为破坏基于淀粉样蛋白的生物膜形成并增强抗菌策略的先导肽具有潜力。