《Microbial Pathogenesis》：Biosynthesis of Silver Nanoparticles by
Kurthia gibsonii: Molecular Docking and Pathogenicity Insights
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生物合成银纳米颗粒技术及抗菌机制研究，以沙特Jazan地区土壤分离的Kurthia gibsonii为原料，通过UV-Vis、SEM等表征证实获得10-30 nm球形AgNPs，其通过干扰DNA复制、细胞分裂等关键过程实现广谱抗菌，为绿色纳米材料开发提供新策略
埃马德·阿巴达（Emad Abada）|诺拉·S·阿洛特曼（Norah S. Alothman）|阿曼尼·阿尔赫杰利（Amani Alhejely）|苏莱曼·A·阿尔萨拉马（Sulaiman A. Alsalamah）|希法·O·阿尔沙马里（Shifaa O. Alshammari）
沙特阿拉伯贾赞大学（Jazan University）理学院生物系，邮政信箱114，贾赞，45142
摘要
随着抗菌素耐药性（AMR）的日益严重，对新型抗菌剂的需求也随之增加。银纳米颗粒（AgNPs）因其对细菌和真菌的广谱抗菌活性而受到关注，但传统的合成方法涉及有毒化学物质。本研究利用从沙特阿拉伯贾赞地区根际土壤中分离出的耐银细菌Kurthia gibsonii来探索AgNPs的生物合成方法。Kurthia gibsonii在2.0 mM AgNO3的存在下仍能良好生长，表明其具有将银离子还原为纳米颗粒的能力。通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对生物合成的AgNPs进行了表征，确认这些纳米颗粒呈球形且结晶度较高，尺寸在10-30纳米之间。研究了AgNPs对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的抗菌活性，发现其对Bacillus subtilis和Candida albicans的抑制效果尤为显著。分子对接分析表明，AgNPs与参与DNA复制、细胞分裂和膜完整性的关键蛋白质相互作用，揭示了其多靶点的抗菌机制。本研究突显了Kurthia gibsonii介导的AgNPs作为环保抗菌剂的潜力，可在纳米医学和农业领域得到应用。
引言
抗菌素耐药性（AMR）的威胁日益严重，已成为全球最重大的健康挑战之一，耐药细菌和真菌病原体使治疗策略变得更加复杂[1]。根据世界卫生组织（WHO）的数据，如果不加以控制，到2050年AMR可能导致每年约1000万人死亡，给医疗系统带来巨大负担。传统的抗生素和抗真菌药物对耐药菌株的效果已大打折扣，因此迫切需要新的创新解决方案来对抗微生物感染[2]。为了应对这一危机，开发替代抗菌剂（如纳米颗粒）受到了广泛关注[3]。
在各种纳米材料中，银纳米颗粒（AgNPs）因其广谱抗菌活性而成为有前景的选择。AgNPs具有高表面积、易于功能化以及破坏微生物细胞膜、DNA复制和蛋白质功能的能力[4]。因此，它们对革兰氏阳性和阴性菌以及真菌均显示出良好的抗菌效果，成为传统抗生素的潜在替代品[5]。然而，传统的AgNPs合成方法（如化学还原或物理技术）通常需要使用有毒试剂并消耗大量能量，这引发了关于环境可持续性和可扩展性的担忧[5]。
近年来，人们对生物合成方法产生了浓厚兴趣，这种方法为纳米颗粒的生产提供了一种更环保、更可持续的方式。利用微生物进行生物合成已被证明是一种高效且环保的生产银纳米颗粒的方法[6]。许多细菌、真菌和植物已被研究其合成AgNPs的能力，其中Bacillus和Pseudomonas属的研究较为常见。这些微生物具有耐金属机制，能够将银离子还原为纳米颗粒，为传统纳米颗粒生产方法提供了更清洁的替代方案。尽管对这些已知属的研究较多，但关于其他耐金属微生物（如Kurthia gibsonii）在纳米颗粒生物合成方面的研究仍较为有限[8]。
根际是指受植物根系影响的土壤区域，是一个富饶的生态位，其中栖息着能够适应各种生物和非生物胁迫（包括金属暴露）的多样化微生物群落。该环境中的微生物不断接触金属，这种压力促使它们进化出耐金属菌株[9]。这些菌株耐受高浓度金属的能力可能为纳米颗粒合成提供新的途径。虽然Kurthia属在纳米颗粒生物合成方面的研究较少，但其代谢多样性和产生胞外生物分子的能力使其成为绿色纳米技术应用的有希望的候选者。尽管有关Kurthia属的研究较多，但Kurthia gibsonii在纳米颗粒生物合成方面的研究相对较少[10]。
本研究旨在利用从沙特阿拉伯贾赞地区根际土壤中分离出的耐银细菌Kurthia gibsonii来探索AgNPs的生物合成方法。这项研究的创新之处在于它研究了一种较少被关注的细菌在绿色纳米技术中的应用潜力，特别是AgNP的生物合成。使用Kurthia gibsonii生产纳米颗粒扩展了可用于环保纳米材料合成的细菌种类范围，有望实现更可持续、成本更低且可扩展的纳米颗粒生产方法[11]。
生物合成的AgNPs在医学和农业领域具有广泛应用前景，为耐药感染和植物病害管理提供了潜在解决方案[12]。该研究还探讨了AgNPs的作用机制，揭示了它们如何干扰DNA复制、细胞分裂和细胞壁生物合成等关键微生物过程。此外，本研究强调了Kurthia gibsonii作为绿色纳米颗粒合成模型的潜力，突出了其生物还原能力和耐金属特性。
通过加深对绿色纳米技术和AgNPs生物合成的理解，本研究为纳米医学和纳米材料生产中的环境可持续实践做出了贡献[13]。本研究的结果可能为开发针对多重耐药病原体的新型抗菌剂铺平道路，最终为传统抗菌疗法提供有希望的替代方案。
样本采集
样本采集
从沙特阿拉伯贾赞地区未受干扰的农业地点采集根际土壤样本。移除约10–15厘米的表层土壤后，使用无菌刮刀从根区周围15–20厘米深度处采集复合样本。将每个地点的多份土壤样本混合后装入无菌聚乙烯袋中，并明确标注日期和GPS位置。样本在冰上运输至实验室，并在4°C下保存以备后续微生物分析[14]
细菌菌株的分离及耐银菌株的筛选
从沙特阿拉伯贾赞地区未受干扰的农业地点采集的根际土壤样本用于分离细菌菌株。经过系列稀释后，将样本接种在添加了不同浓度（0至3.0 mM）硝酸银（AgNO3）的琼脂平板上。在分离出的菌株中，有一个菌落表现出显著的耐银特性
讨论
本研究成功分离出一种耐银细菌菌株，并将其应用于绿色纳米颗粒（AgNPs）的生物合成中，表现出显著的抗菌活性[24]。从贾赞地区未受干扰的农业土壤中分离出K. gibsonii，表明根际是耐金属微生物的丰富生态位。这类环境持续暴露于多种生物和非生物因素中
结论
本研究证明，从贾赞地区根际土壤中分离出的耐银细菌Kurthia gibsonii能够成功合成具有强抗菌活性的银纳米颗粒（AgNPs）。生物合成的AgNPs具有显著的抗菌和抗真菌特性，能够干扰DNA复制、细胞分裂、细胞壁生物合成和膜完整性等关键微生物过程。分子对接分析表明，AgNPs靶向了关键酶
作者贡献声明
希法·O·阿尔沙马里（Shifaa O. Alshammari）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件使用、方法学设计、数据管理、概念构思。阿曼尼·阿尔赫杰利（Amani Alhejely）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、资源提供、方法学设计、数据分析、概念构思。诺拉·S·阿洛特曼（Norah S. Alothman）：初稿撰写
资助信息
本研究由沙特阿拉伯贾赞大学研究生院和科学研究部（Project number: (JU-202503256-DGSSR-RP-2025)）资助。
利益冲突声明
作者声明以下财务利益或个人关系可能构成潜在的利益冲突：埃马德·阿巴达（Emad Abada）表示得到了贾赞大学理学院的财政支持。若还有其他作者，他们声明自己没有可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。致谢
作者感谢沙特阿拉伯贾赞大学研究生院和科学研究部（Project number: (JU-202503256-DGSSR-RP-2025)的资助。
