噬菌体P5054编码的新型解聚酶K57-Dpo8特异性降解肺炎克雷伯菌K57型荚膜多糖的机制与治疗潜力

编辑推荐：针对高毒力多重耐药肺炎克雷伯菌(K57型)感染难题，苏州大学团队从噬菌体P5054中鉴定出新型解聚酶K57-Dpo8。该酶能特异性降解K57型荚膜多糖(CPS)，显著增强血清杀菌和巨噬细胞吞噬效果，在小鼠感染模型中提高60%生存率，并有效抑制/降解生物被膜。研究为K57型菌株的精准分型和靶向治疗提供了新策略。

　　

肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)作为重要的条件致病菌，正以高毒力(hvKP)和多重耐药(MDR)特性对全球公共卫生构成严峻威胁。其中K57型菌株与亚洲地区化脓性肝脓肿等严重感染密切相关，且碳青霉烯类耐药株的涌现更使临床治疗陷入困境。传统抗生素在应对这类"超级细菌"时往往力不从心，而荚膜多糖(CPS)作为关键毒力因子，像"防弹衣"般保护细菌逃避免疫清除。这一现状催生了噬菌体及其解聚酶的研发热潮——这些"分子剪刀"能精准剪切特定CPS类型，为突破细菌防御提供新思路。

苏州大学团队在《One Health Advances》发表的研究中，从医院污水分离的噬菌体P5054中发现新型解聚酶K57-Dpo8。通过全基因组测序、蛋白质建模和功能验证，证实其特异性靶向K57型CPS。研究采用血清杀菌实验、巨噬细胞吞噬模型和小鼠败血症实验评估治疗效果，并通过SEC-HPLC和结晶紫染色分析生物被膜活性。样本来源于复旦大学附属华山医院等三所医院的临床分离株。

噬菌体P5054的分离与特性

噬菌体P5054从重症监护患者痰液分离的8665菌株(ST412型)中富集获得，在双层琼脂平板上形成带晕环的透明噬菌斑。宿主谱分析显示其仅感染16株测试菌中的7株K57型肺炎克雷伯菌，对K1/K19/K47等其他型别及wbap基因敲除株无效。全基因组测序(GenBank: PQ133610)揭示其39,590 bp的基因组编码50个ORF，与phi1_146049等噬菌体具有>94%序列相似性，归类为有尾噬菌体目(Caudoviricetes)。

K57-Dpo8的结构与功能

生物信息学预测ORF8(命名K57-Dpo8)为尾丝蛋白，AlphaFold3建模显示其具有β-螺旋结构，与已知K57解聚酶Dep_kpv79(59%同源性)和Dep_kpv767(71%同源性)相似。SWISS-MODEL比对发现其活性中心可能位于Ala¹⁹³/Pro²²⁰，与曲霉果胶裂解酶催化位点对应。重组蛋白纯化后呈现63 kDa单一条带，最低7.5 μg/mL浓度即可在琼脂板上产生降解晕圈。SEC-HPLC证实其能完全分解K57型CPS(保留时间12-14分钟峰消失)，而K64型对照酶K64-ORF41无此活性。

免疫增强效应

K57-Dpo8处理使K57菌株对75%兔血清的敏感性提升100倍(与热灭活血清对照p<0.01)，RAW264.7巨噬细胞的吞噬效率提高2倍(p<0.0001)。这种"剥除盔甲"的作用机制显著增强了先天免疫防御能力。

体内外治疗效果

小鼠腹腔感染模型(2×10⁸ CFU)中，单次50 μg K57-Dpo8治疗使生存率从0%提升至60%(p<0.05)。体外生物被膜实验显示，10 μg/mL剂量既可抑制48小时生物膜形成，也能降解已形成的成熟生物膜，为导管相关感染提供解决方案。

讨论与意义

该研究首次报道了噬菌体P5054及其解聚酶K57-Dpo8的精准靶向特性：①作为分型工具，直接检测CPS结构，克服wzi基因分型对荚膜合成缺陷株的漏检；②治疗方面，通过解除CPS防护协同宿主免疫，对碳青霉烯耐药株仍有效；③生物膜清除能力拓展了其在慢性感染中的应用前景。未来研究需探索解聚酶与抗生素的协同效应，以及人体免疫系统对该蛋白的潜在反应。这项工作为应对高威胁K57型肺炎克雷伯菌提供了"一箭双雕"的新策略，兼具诊断精确性和治疗特异性优势。