在最近发表在《自然生物医学工程》杂志上的一项研究中，研究人员开发了一种方法，可以测量数千种肽序列变体的抗菌肽 (AMP) 活性的维持或丧失。

AMP 是进化上保守的对抗病原体的肽。通常，AMP 通过破坏细菌的细胞膜来杀死细菌。然而，许多 AMP 难以区分细菌和哺乳动物的细胞膜。评估 AMP 残基灵活性和重要性的传统方法非常耗时，而且仅限于少数变体。

此外，深度突变扫描等较新的方法（可以对数百万个突变进行大规模评估）在 AMP 中并没有那么成功或得到广泛应用。该研究的作者开发了表面局部抗菌展示 (SLAY)，这是一种新颖的高通量方法，可以同时检查数十万种合成肽的抗菌潜力。

研究与发现

在本研究中，研究人员开发了深度突变 SLAY (dmSLAY) 来评估已知 AMP protegrin 1 (PG-1) 的数千个氨基酸变化对其活性的影响。他们设计了一个 PG-1 变体的深度突变库，每个位置编码 7-12 个突变，每个变体编码 1-9 个变化。总体而言，该库包含 7,105 个独特序列。接下来，将该库克隆到表面展示质粒中并转化到大肠杆菌W3110 中。

SLAY 筛选该库确定了 1,940 种非活性变体，而 1,203 种变体被预测具有抗菌活性。接下来，合成了 40 种变体，并测量了它们对大肠杆菌W3110 的最低抑菌浓度 (MIC)。使用受试者工作特征曲线根据 MIC 和 log2（倍数变化）得分确定非活性和活性变体的最佳截止值。

有趣的是，log2（倍数变化）分数与抗菌效力无关，尽管正数或负数分数预测变体是否失去或保留抗菌活性的准确率为 86%。这包括 16 个对单残基变体的准确预测，表明 dmSLAY 的预测非常精确。此外，PG-1 尾部区域的残基变化保留了活性，而 β 片层区域的大多数残基变化导致活性丧失。

一致地，预测会失去活性的多残基变体在 β 折叠区域发生突变，而保留活性的变体在尾部区域发生改变。接下来，进行圆二色性 (CD) 光谱法以检查有和没有脂多糖 (LPS) 的变体的二级结构变化，模拟细菌膜。没有 LPS，MIC 和 CD 光谱之间没有相关性。

然而，在 LPS 存在下，光谱更接近天然 PG-1 (PG-1.0) 的变体更有效。接下来，该团队分析了 PG-1 变体的溶血活性。在没有 LPS 的情况下，溶血百分比和 CD 光谱之间没有相关性。同样，在 LPS 存在下，溶血变体保留了接近 PG-1.0 的二级结构。

此外，研究小组将溶血百分比与 MIC 相乘，得出每个变体的选择性评分。选择性评分较低的变体对细菌的选择性更高。PG-1 变体的选择性评分与 PG-1.0 进行了比较。通过比较，确定了五种膜选择性增强的变体。此外，还进行了碘化丙啶 (PI) 摄取试验，以确定选择性变体是否具有与 PG-1.0 相同的膜裂解机制。