肽登上Science顶刊——抗菌特性和表征成果令人瞩目！
嫦娥生物股份是一家致力于生物科技领域的创新企业，我们一直坚持于对肽的研发与应用。肽是一种由氨基酸组成的生物活性分子，具有广泛的生物学功能和药理学特性。嫦娥生物股份深知肽在健康和化妆品领域的巨大潜力，因此我们投入大量资源和精力进行肽的研究与开发。
近日，肽（peptide）登上Science顶刊，这一次是抗菌方面的研究，其抗菌表征尤其值得借鉴。这项研究为我们提供了一种全新的抗菌策略，通过利用肽的特殊结构和功能，有效地抑制了细菌的生长和繁殖。这种抗菌肽不仅具有广谱的抗菌活性，还表现出较低的毒性和较小的抗药性发展风险。这些发现为我们开辟了一条新的抗菌途径，为抗菌药物和保健食品的研发提供了重要的参考和启示。未来，我们可以进一步研究这些抗菌肽的作用机制以及其在临床应用中的潜力，以期为人类健康带来更多的益处。
哺乳动物肠道分泌一系列多功能肽，这些肽影响食欲、肠道分泌物和运动能力，而其他肽则调节微生物群。我们发现肽YY（PYY1-36），而不是内分泌PYY3-36，作为肠道上皮细胞（PC）表达的抗微生物肽（AMP）。PC-PYY被包装成分泌颗粒，并被分泌到肠道表面粘液中，并且能够被粘液保留，从而提高其活性。尽管PC-PYY对一些细菌具有抗菌活性，但对于强毒力的白色念珠菌菌丝，它表现出了选择性的抗真菌活性，而对酵母形式没有作用。PC-PYY是一种阳离子分子，它与真菌菌丝表面的阴离子相互作用，导致膜破坏和转录重编程，从而选择性地抑制真菌的生长。因此，PC-PYY是一种抗真菌AMP，有助于维持肠道中真菌的共生关系。这项研究结果揭示了PC-PYY在肠道微生态平衡中的重要作用，为进一步研究肠道健康和微生物群的调节提供了新的理论基础。
后生动物和微生物的共同进化是建立互惠互利关系的基础，尤其在动物的消化道中。肠道微生物形成稳定而灵活的群落，对免疫和代谢发育以及整体肠道稳态等过程至关重要。肠道细菌已经得到了详细研究，但肠道真菌和古菌的了解却很有限。微生物群似乎在健康宿主中得到调节，尽管对宿主对肠道真菌种群的监测和控制知之甚少。
肽YY（PYY）是一种由肠内分泌细胞（EECs）表达和分泌的饱腹激素。在这项研究中，我们发现肠道特异性潘氏细胞（PC）也表达一种PYY，它作为一种对白色念珠菌具有选择性活性的抗菌肽（AMP）发挥作用。这种真菌通常是共生酵母，但在转化为菌丝形式时会致病。PC-PYY通过抑制机会念珠菌的酵母向菌丝的转化，在维持真菌共生方面发挥抗菌功能。
Presence of PYY observed in Paneth cells
在观察小鼠远端回肠中的粘膜肠内分泌L细胞时，我们意外地在表达溶菌酶（LYZ1）的PC中观察到饱腹调节肽PYY免疫染色（图1，A和B）。这一发现值得注意，因为PC是在大多数哺乳动物中发现的肠道粘膜上皮细胞，它分泌抗病原体的AMP并调节局部肠道微生物群（4）。我们证实了PYY在健康成人回肠PC中的免疫定位（图S1A），通过重组肽猝灭观察到抗体表位特异性（图S1、B和C），并通过荧光原位杂交（FISH）鉴定了PC中的PYY mRNA（图1B）。为了获得更高的分辨率，使用受激发射损耗（STED）和SP8共聚焦显微镜显示PYY和LYZ1被包装成空肠和回肠中的离散颗粒（图1，C和D，图S2，A和B，以及电影S1），增加了这些肽具有不同作用、分选途径和调节的可能性。在小鼠回肠中进行激光捕获显微切割，然后进行定量RT-PCR，结果显示基底隐窝中的PYY转录物水平与其他PC特异性AMP转录物一致（图1，E和F）。对公开存放的小鼠小肠上皮单细胞RNAseq数据集的重新分析确定了PYY在与Scg1、Cck和Glp1共表达的成熟EEC群体中的表达，以及在与Dfa17、Atg16l1、Defa5和Lyz1共表达的PC中的表达（图S3、a和B）。在人类蛋白质图谱单细胞RNA数据库中搜索PYY，显示在PC中的检测（图S3C）。
Antimicrobial functions of Paneth cell PYY
PYY的PC表达表明其可能具有抗菌功能。PYY的预测结构类似于非洲爪蟾皮肤中产生的α-螺旋、两亲性AMP马加宁-2（图2、A和B）。PC-PYY严格来说是未修饰的全长PYY1-36，而循环内分泌形式PYY3-36是通过二肽基肽酶IV（DPP-IV）去除两个N-末端氨基酸而形成的（7）。我们最初评估了全长PYY肽对代表性革兰氏阳性和阴性细菌的抗菌活性，与更有效的马加宁-2相比，其活性更低（图2，L至N）。然后，我们测试了全长PC-PYY对白色念珠菌生长和活力的影响。在2.5%w/v猪粘蛋白存在下，我们诱导酵母转变为菌丝形式。碘化丙啶（PI）用于测定PYY1-36处理的白色念珠菌菌丝的膜透性。在30μM PYY1-36下观察到菌丝的渗透，但酵母不受影响（图2C和图S4A）。PYY1-36-荧光蛋白异硫氰酸酯（FITC）标记的肽与菌丝内的PI信号共定位（图2C）。我们使用D-氨基酸合成PYY以产生肽立体异构体，其以与天然L-异构体相同的方式破坏菌丝（图S4B）。内分泌较短的PYY3-36观察到不太明显的透化（图S4、B和C）。在用PYY1-36处理的热带C.tropicalis和杜氏C.dublinensis的菌丝形式中发现了类似的PI染色（图S5）。
Paneth cell PYY release and mucus localization
PC分泌AMPs进入肠腔，以响应微生物产物的存在（5）。尽管PYY1-36是由L-细胞产生的，在那里它被系统释放，但普遍存在的丝氨酸蛋白酶DPP-IV迅速将其切割成内分泌PYY3-36。我们使用离体小鼠回肠远端环来检查腔PYY的释放（图S9、A和C）。暴露于白色念珠菌后，通过LC-MS测量管腔内容物、表面粘液和粘膜组织中的PYY1-36（图S10）（图第3A段）。在基线时，在该模型中对照孵育后，在粘液中检测到微摩尔量的PYY1-36（图S11）。然而，将白色念珠菌菌丝引入回肠环显著提高PYY1-36水平。当存在酵母或从任一真菌形态的培养物中应用无细胞废培养基时，观察到较少的PYY1-36。MS在任何管腔内容物、粘液或组织隔室中均未检测到PYY3-36，类似于先前的发现。
The effect of PYY on Candida at the intestinal mucosa
绿色荧光蛋白标记的白色念珠菌菌丝（图S13）在人上皮Caco-2细胞中与PYY1-36和不与PYY1.36共培养。在PYY1-36存在的情况下，附着在Caco-2细胞上的菌丝数量显著减少（图4，A和B）。通过灌胃（4×106CFU）在无特定病原体的野生型（WT）或PYY基因缺陷（PYY-KO）小鼠中建立抗生素诱导的慢性白色念珠菌肠道定植，并用于研究PYY对体内真菌种群的影响。与给予扰乱肽对照的小鼠相比，用PYY1-36经口灌胃定植的WT小鼠导致粪便和肠道内容物中的真菌滴度降低（图4C和图S14）。相反，PYY-KO小鼠的真菌定殖是WT小鼠的2至3倍（图4D）。两组之间的总粪便排泄量保持相似，表明维持了可比较的肠道运动能力。在PYY-KO和WT动物中进行第二次肠道定殖挑战实验，在全身和口服抗生素下接种较高的白色念珠菌（2×107CFU）以诱导更大的毒力。
我们的研究表明，PYY对毒力强的白色念珠菌有活性，对其他共生微生物的活性较弱。我们在包括杜氏念珠菌和热带念珠菌在内的其他念珠菌中观察到PC-PYY的类似膜破坏作用，但在呼吸道病原体烟曲霉中没有观察到，这使我们得出结论，这些观察结果可能对肠道真菌致病菌特异性。这种特性可以说在维持肠道真菌生物群落处于共生状态方面发挥了作用。这一发现补充了最近的研究，显示了肠道粘蛋白聚糖的抗毒力特性（22）和对白色念珠菌菌丝的特异性粘膜IgA反应，它们同样抑制毒力并保持共生性。
这项研究有几个重要的局限性。首先，我们的体内模型使用了全局PYY KO，它破坏了内分泌PYY功能，与PC特异性PYY突变体相比，这可能会混淆结果。为了限制这种情况，在PYY基因敲除引起代谢紊乱之前使用幼兽。其次，尽管PYY在几个单细胞RNAseq数据库中被发现，但并非所有数据库都报告了它的存在，这表明PYY的表达丰度较低或具有区域变异性，这与我们的数据一致。最后，我们采用了20至30μM的体外PYY浓度，而在基线时发现肠道粘液中的PYY为8至10μM，但在白色念珠菌攻击后会升高。