熊梦华教授等在PNAS发表最新科研成果

近期，华南理工大学生物医学科学与工程学院熊梦华教授团队在国际学术期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上发表了以“Primary amine–functionalized radially amphiphilic polypeptides target bacterial phospholipids in polyanionic matrices for biofilm therapy”为题的论文。华南理工大学为论文的第一署名单位，生物医学科学与工程学院2025届博士毕业生张玉豪、中国科学技术大学黄渝、广州医科大学何叶青和生物医学科学与工程学院2024届博士毕业生章欣爽为论文的共同第一作者，华南理工大学熊梦华教授、中国科学技术大学肖石燕教授和广州医科大学申玉芹教授为该文章的共同通讯作者。

细菌生物膜是诱导慢性感染和耐药性感染的重要原因。生物膜形成后，细菌会被包裹在由多糖、蛋白质和胞外DNA等组成的保护性基质中，这使得抗菌药物难以有效渗透和发挥作用。因此，生物膜相关疾病容易迁延和反复，给临床治疗带来巨大挑战。

抗菌肽具有广谱、高效杀菌和不易诱导耐药等优势，被认为是应对耐药细菌的重要候选。然而，传统抗菌肽通常依赖正电荷与疏水作用杀伤细菌，这种特性也使其容易被生物膜基质中的负电性组分吸附，导致抗菌肽被“困”在生物膜中，难以实现有效杀菌。因此，如何让抗菌肽在复杂的生物膜环境中避开基质干扰、精准识别细菌细胞并选择性杀伤，一直是该领域的重要挑战。

本研究设计了一种伯胺功能化的径向两亲性抗菌聚肽（paRAPs），该聚肽疏水片段在水环境中被有效屏蔽，从而减少与生物膜基质的非特异性相互作用；当接近细菌膜时，paRAPs能够选择性识别细菌膜特异性磷脂PG，并发生结构重排，暴露疏水结构，进而破坏细菌膜并实现杀菌。研究发现，paRAPs能够在复杂生物膜环境中保持对细菌膜特异性磷脂PG的高效识别，并表现出显著的抗生物膜活性。进一步的动物实验表明，paRAPs能够有效治疗牙周炎和尿路感染模型中的生物膜相关感染。

该研究提出了一种面向复杂生物膜环境、实现精准识别与靶向杀菌的抗菌肽设计策略。通过调控抗菌聚肽的分子结构，使其在生物膜环境中减少与基质的非特异性相互作用，并在接触细菌后实现特异性识别与杀菌，从而突破传统抗菌肽在生物膜中活性受限的瓶颈。该策略为复杂感染微环境下抗菌肽的精准设计与功能调控提供了新的思路，也为生物膜相关慢性感染和耐药感染的治疗提供了新的潜在方案。

 paRAPs能够有效靶向细菌磷脂酰甘油（PG），展现出强效的抗生物膜治疗作用。paRAPs具有径向两亲性结构，其伯胺功能化的阳离子外壳能有效屏蔽内部的疏水片段。这种良好屏蔽的疏水结构域最大程度地减少了paRAPs与生物膜基质组分之间的疏水相互作用。当遇到细菌膜时，对PG的高亲和力识别会触发侧链重排：阳离子基团重新定向至膜界面，同时疏水基序暴露出来，从而高效的膜破坏，实现有效的抗生物膜治疗。

附文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2616934123