噬菌体裂解酶P9ly及其抗菌活性研究

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随着抗生素的大量使用,细菌耐药性问题日趋严重,预防和治疗耐药性细菌感染变得越来越重要,开发能替代传统抗生素的新型抗菌剂迫在眉睫。噬菌体基因组编码的裂解酶可以通过水解细菌细胞壁肽聚糖而使菌体裂解,不仅可以迅速高效的杀灭耐药性细菌,而且不易产生耐药性。因此,裂解酶是一种极具前景的抗生素替代、补充剂。本文以从广西壮族自治区南宁市富凤种鸡场健康肉鸡粪便样品中分离出来的志贺氏菌噬菌体PDS9为实验对象,研究其生物学特性、利用透射电镜观察形态、提取基因组进行测序和分析。将基因组编码裂解酶的基因序列进行PCR扩增、分子克隆等生物学试验,随后将其诱导表达进行纯化得到目的蛋白,研究其酶学性质。通过牛津杯法、扫描电镜、平板涂布法、浊度分析法研究裂解酶P9ly对实验室常见菌株的裂解活性。最后采用平板涂布法和浊度法研究P9ly与抗生素联用后的杀菌效果,为后续裂解酶的进一步应用奠定理论基础。研究结果表明:噬菌体PDS9属于长尾噬菌体科,其宿主谱较广,不仅可以裂解多重耐药性宿主菌BDS9,还能裂解福氏志贺氏菌、宋内志贺氏菌。噬菌体PDS9的最佳感染复数为0.1,潜伏期约为20 min,爆发期持续90 min,温度在4-40℃之间效价基本保持稳定,p H值在5~11的范围内保持较高的效价。噬菌体PDS9为双链DNA病毒,基因组全长169,768 bp,GC含量为39.46%,有263个ORFs,其中199个为已知功能编码序列。裂解酶基因P9ly位于ORF190上,大小为489 bp,该基因与Lyz-like超家族高度相似,属于T4-like lysozyme。裂解酶基因P9ly的重组蛋白分子量为21.51 KDa,最适作用温度为37℃,最适p H在7~8之间,金属离子K+对P9ly活性有促进作用,Mg2+、Mn2+、Ca2+具有明显抑制作用,盐离子浓度在300 m M时,酶活性较好。裂解酶P9ly浓度为112μg/m L时,与宿主菌BDS9、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作用可形成明显的抑菌圈;裂解酶浓度为75μg/m L时,扫描电镜观察表明,其对宿主菌BDS9、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有明显的裂解作用;裂解酶浓度为75μg/m L,在37℃与宿主菌BDS9、大肠杆菌、大肠杆菌O157、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、银白色葡萄球菌、福氏志贺氏菌、宋内志贺氏菌、肠炎沙门氏菌孵育60 min,能使细菌数下降至少1个数量级;裂解酶浓度为50μg/m L时,对宿主菌BDS9、大肠杆菌、大肠杆菌O157、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、福氏志贺氏菌、宋内志贺氏菌、肺炎克雷伯菌、银白色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、铜绿假单胞菌细胞壁具有明显的降解作用。可见裂解酶P9ly有较广的抗菌谱和较好的抗菌活性。裂解酶(浓度为75μg/m L)与头孢曲松钠(浓度为5μg/m L)等体积混合后在37℃与志贺氏菌BDS9、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、福氏志贺氏菌、宋内志贺氏菌、痢疾志贺氏菌、银白色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、沙门氏菌等孵育60 min,其抑菌效果优于两者单独使用,以上两者联用使头孢曲松钠的使用浓度降低一半,并表现出相同的抗菌活性。综上所述,本论文研究了志贺氏菌噬菌体PDS9及其裂解酶P9ly的生物学特性,裂解酶P9ly有较广的抗菌谱和较好的抗菌活性,其与头孢曲松钠联用能表现出更高的抗菌活性,同时能降低头孢曲松钠的抗菌浓度,这对于细菌感染性疾病的防控具有重要意义。
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