Wetenschappers ontwikkelen dubbelfunctioneel, zeer efficiënt antimicrobieel nanozym

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Gao Lizeng van het Instituut voor Biofysica van de Chinese Academie van Wetenschappen stelde een bacteriedodend mechanisme voor op basis van nanozymen die antimicrobiële peptiden (AMP’s) en antimicrobiële enzymen (AME’s) simuleren volgens de principes van biomimicry. Daarnaast ontwierp het team een ​​antimicrobieel nanozym met een dubbele functie en een hoge efficiëntie.

Hun onderzoek was gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 5 juli.

Uitgaande van het rationele ontwerp van multi-peptide nanozymen, gebaseerd op de belangrijkste aminozuren in de actieve plaatsen van AMP’s en AME’s, waaronder histidine en cysteïne, en door de principes van peptide-zelfassemblage en metaalcoördinatie te combineren, met behulp van verschillende computationele methoden zoals Alphafold2, moleculaire dynamica-simulatie en dichtheidsfunctionaaltheorie, optimaliseerden en selecteerden de onderzoekers een groep van 7-peptidesequenties IHIHICI.

De zelfgeassembleerde nanozymen (AMPAN’s) bezitten zowel AMP- als AME-functies en vertonen specifieke en efficiënte fungicide effecten.

De onderzoekers selecteerden Ni(Ac)₂-geassembleerde peptide nanotubes (Ni-IH-7) als onderzoeksobject. Enzymatische studies toonden aan dat Ni-IH-7 fosfolipase C-achtige activiteit en peroxidase-achtige activiteit heeft.

Door de vorming van een stabiele secundaire structuur nanotube vertoonde het Ni-IH-7 peptide nanozym een ​​goede tolerantie voor verschillende hydrolytische enzymen.

Bovendien ontdekten ze dat het Ni-IH-7 peptide nanozym zich selectief kon binden aan het mannoproteïne op het oppervlak van Candida albicans en lipideperoxidatie kon induceren, wat leidde tot ijzerdood en hydrolyse van glycerofosfolipiden, waardoor de schimmels snel stierven.

In vitro kolonie-uitstrijkplaatexperimenten op vaginale afscheiding van patiënten met vaginitis bevestigden dat het Ni-IH-7 peptide nanozym goede antischimmeleffecten had en dat de bacteriedodende werking niet werd aangetast door andere stoffen in de afscheidingen.

Deze studie is de eerste die een strategie voorstelt om antimicrobiële peptiden te combineren met nanozymen, peptide-nanozymen vanaf nul te ontwerpen en te synthetiseren door middel van computersimulatie en hun specifieke mechanisme voor het doden van schimmels systematisch te bestuderen, wat inzichten biedt voor de ontwikkeling van nieuwe antimicrobiële geneesmiddelen.