多肽合成

认识

抗菌肽（AMPs）通过破坏细菌细胞膜或与细胞内靶点相互作用来抵抗细菌感染，这些肽由多种生物自然产生，并逐渐被研发成治疗药物。然而，AMPs作用于细胞内靶点的具体机制尚不清楚。通过基于机器学习的序列分析，我们发现大量AMP在核酸存在时，具有通过相分离形成液滴状凝聚物的强烈倾向。我们证实，这种相分离的能力与AMP在体外抑制转录和翻译的效果紧密相关，同时也与其压缩核酸及在细菌细胞中与细菌核酸形成聚集的能力有关。这些发现表明，AMP诱导的核酸压缩及其对相变状态的调控，可能构成了AMP发挥抗菌作用的一种此前未被认识的机制。开发针对核酸相变的新型抗菌剂，或许将成为寻找有效且持久抗生素的一个有前景的方向。

简介

AMPs 通常由10到25个氨基酸构成，整体呈现正电荷。尽管普遍认为AMP的主要作用方式是通过不同机制与细胞膜相互作用，但很多AMP能够在不损害细菌膜完整性的情况下穿透膜，并与细胞内的蛋白质或核酸等靶点发生相互作用。目前，穿膜型AMP的抗菌作用机制尚未完全阐明，但一些有助于其活性的序列模式正逐渐被发现。

已有研究显示，一些抗菌肽（AMP）可以在细菌细胞内诱导颗粒状结构的形成或促使细胞核DNA的凝聚。这些观察结果提示，抗菌肽与细菌核酸之间的相互作用可能会影响其位置和状态。

相分离是聚合物化学中一个经广泛研究的现象，尽管直到最近才在生物体内被观察到，但现在普遍认为它是调节无膜细胞器（例如核仁、BR小体和应激颗粒）形成的重要机制。相分离逐渐被视为调节亚细胞结构组织的关键因素，并参与了RNA代谢、核糖体合成、DNA损伤反应及信号传导等多个生物学过程。在相分离过程中，溶液中的生物大分子会发生分层，形成一种浓缩的液相，这种液相的物理特性与周围稀释相有所不同。虽然在真核细胞中相分离的研究相对丰富，但由于原核细胞体积较小且亚细胞结构的探测存在挑战，因此在原核生物中的相关研究仍然较少。

本研究探讨了抗菌肽（AMP）是否能通过调控核酸相分离来发挥其作用机制。研究中采用了一种新开发的机器学习算法，此算法用于预测蛋白质及肽-核酸复合物的相分离倾向，并识别出一组在核酸存在时具有高相分离倾向的AMP。以Buforin-2、P113和Os-C这三种代表性AMP为例，研究展示了它们如何调控核酸的相分离行为，从而形成生物分子凝聚体。令人意外的是，定量分析表明，AMP与核酸的相分离能力与其在体外抑制原核转录和翻译的能力相关。此外，在将这些AMP引入细菌细胞后，观察到形成了包含核酸和AMP的细胞内聚集体。因此，AMP诱导的细菌核酸相变机制可能是其抗菌活性的重要组成部分，并与其对细胞膜的破坏作用相辅相成。