浅谈抗菌肽
抗菌肽又称抗微生物肽（antimicrobial peptide）或肽抗生素（peptide antibiotics），在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点，而且对真菌、病毒及癌细胞也有作用。世界上第一个被发现的抗菌队是1980年由瑞典科学家G. Boman等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，定名为Cecropin s。
一、抗菌肽的结构和特性
天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽，水溶性好，分子量大约为4kDa。大部分抗菌肽具有热稳定性，在100℃下加热10～15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7，表现出较强的阳离子特征。同时，抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。此外，部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。氨基酸N端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，其C端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸。在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的，另外一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，这与抗菌肽的广谱抗菌活性有关。抗菌肽在一定条件下形成α-螺旋和β-折叠结构。
二、抗菌肽的抗菌机理和特点
1、抗菌肽的作用机理
目前一般认为,抗菌肽作用于细胞膜，在膜上形成跨膜的离子通道，破坏了膜的完整性，造成细胞内容物泄漏，从而杀死细胞，不同类别的抗菌肽其作用机理可能不同。
2、抗菌肽作用机理的特点
（1）作用部位的有效性
传统抗生素作用是通过消除微生物生长或生存必需的功能实现的，如阻挠细菌蛋白质的合成或者改变酶的活性来达到杀菌目的，而细菌通过改变一种基因就足以对付抗生素的这种进攻。抗菌肽则作用于细菌细胞膜，导致膜的通透性增大，以此穿透、杀灭细菌。细菌必须改变膜的结构，即改变相当部分的基因才能防御抗菌肽的进攻，而这几乎是不可能的。因此，抗菌肽极大地减少了产生耐药性的可能。
（2）作用对象的选择性
抗菌肽只对原核生物细胞和真核生物病变细胞有抗菌作用，对正常的真核生物细胞不起作用。原因在于原核生物和正常真核生物的细胞膜结构不同，正常真核细胞膜中含有大量的胆固醇，而胆固醇的存在使膜结构趋于稳定。此外高等动物存在高度发达的细胞骨架系统，其存在也抵抗了抗菌肽的作用。癌细胞的细胞骨架系统与正常细胞相比不发达，这是抗菌肽对其产生抑制作用的原因之一。
三、抗菌肽的生物学特性
1、广谱抗微生物
当前畜禽疾病多为混合感染，传统的抗生素抗菌谱一般都较窄，且只对细菌有效。而大多数抗菌肽对革兰氏阴阳性菌均有效，有些还对真菌、病毒、寄生虫、原生动物有抑制或杀灭作用。实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫、四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫有杀伤作用。
很多研究表明，某些类型的抗菌肽有抗DNA、RNA病毒的作用。Melittins（蜂毒素）和Cecropins在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin-1 和Moderln
－5对疱疹病毒HSV－1和HSV－2有一定的抑制效果。Wachinger M等报道天蚕素能抑制艾滋病病毒。华南农业大学研制的蚕抗菌肽AD对鸭乙型肝炎DNA增殖有抑制作用。
2、作用快速、安全、无残留
由于分子较小，在机体受到侵犯时，几分钟内就能产生，且扩展扩散速度比体内免疫细胞更快更灵活。抗菌肽独特的抗菌机理更形成了不耐药的特性，这就超越了抗生素的局限，是新一代的高效抗菌剂。动物食品安全有赖于生产过程的各个环节，使用无污染、在动物体内无残留、无毒副作用的添加剂是解决问题的一个关键。抗菌肽是动物体成分之一，参与生命过程，是小分子短肽，具有安全无毒副作用的生物学特性。
3、刺激免疫反应
抗菌肽可参与宿主天然免疫的其它反应，比如刺激单核细胞和嗜中性白细胞的趋化作用、促进肥大细胞组织胺的释放、抑制组织蛋白酶以及促进创伤愈合。
4、与其它抗菌物质的联合作用
研究发现，抗菌肽与传统抗生素联用，可提高药效并拓宽传统抗生素的抗菌谱。与溶菌酶也有协同作用。至今未见有关抗菌肽与其它药物相拮抗的报道，这就显示出抗菌肽比微生态制剂等绿色添加剂更有优势。
5、对环境有较强的抗性，适合做添加剂
抗菌肽在100℃加热10min条件下仍能保持活力，对pH值有较强适应性、水溶性好。部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力，进入动物消化道，能很好地发挥抗菌功效。这弥补了其它添加剂如酶制剂、微生态制剂等易受影响的缺陷，更便于在生产中应用。
一、抗菌肽概念 抗菌肽是生物体内存在的一种具有抗菌活性的小分子蛋白，氨基酸数目小于100，常带正电荷，并具广谱抗菌性的一类小肽，是生物体免疫防御系统产生的一类对抗外源性病原体致病作用的防御性多肽活性物质，是生物体先天免疫的重要组成成分,与干扰素、补体等组成了宿主的免疫防御系统,这类生物活性小分子是非专一性的免疫应答产物,具有广谱抗菌作用,它对革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌均有抑杀作用,还可以抗原虫、病毒,杀伤动物体内的肿瘤细胞,却不破坏动物体内的正常细胞。抗菌肽抗菌时一般没有特殊受体，直接通过物理作用造成细胞膜的穿孔而达到广谱抗菌的效果，因而不会诱导抗药株的产生，它属于小分子多肽，在动物体内容易降解，并且无毒副作用及药物残留问题，因而是绿色环保型药物。抗菌肽具有广谱的抗菌性，包括抗革兰氏阴性菌(G -)和阳性菌(G +)、抗真菌、抗病毒、抗肿瘤等尤其对耐药性细菌有杀灭作用。 二、抗菌肽分类 抗菌肽在自然界分布广泛，来源不一，种类繁多，分类也多种多样。抗菌肽除了具有广谱抗菌、抗真菌、抗病毒功能外，还具有抑制一些肿 瘤细胞生长的作用。（一）根据抗菌肽的结构分类 根据抗菌肽的结构可将其分为五 类：(1)单链无半胱氨酸残基的α-螺旋，或由无规卷曲连接的两段α-螺旋组成的肽。(2)富含某些氨基酸残基但不含半胱氨酸残基的抗菌肽。(3)含1个二硫键的抗菌多肽。(4)有2个或2个以上二硫键、具有β-折叠结构的抗菌肽。(5)由其它已知功能的较大的多肽衍生而来的具有抗菌活性的肽。 （二）根据抗菌肽的来源分 类 根据来源分类可分为4类： (1)昆虫抗菌肽包括天蚕素类和昆虫防御素。天蚕素是从美洲天蚕的蛹中分离到的抗菌多肽。此后，人们相继从家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇中分离到了此类多肽抗生素。第1种昆虫防御素(M-asturyama)于1988年在一种双翅目昆虫肉蝇中发现,至今昆虫纲中已有15大类30多种防御素被报道。杀菌肽类对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有很强的杀伤力，而对真菌和真核细胞没有毒性。（2）植物源抗菌肽是植物自身合成的能够防御环境中微生物侵害的一类小分子多肽。包括硫素、 植物防御素、脂转移蛋白、橡胶蛋白类、打结素类、凤仙花素、蜕皮素等。(3)鱼类抗菌肽是鱼体天然免疫的重要组成部分，是一类小分子蛋白质，其结构与组成复杂多样。鱼类抗菌肤的分布范围相对比较广，在鱼类体表黏液、皮肤、鳃、血液、血清、小肠和肝脏组织等均有过分离得到抗菌肽的报道。成熟肽具有很强的抑菌活性，其最小抑制浓度多在毫摩尔水平。(4)哺乳动物中，抗菌肽在吞噬细胞和黏膜上皮细胞表达。主要有3类，分别是防御素、cathelicidins 和histatins。 三、抗菌肽作用机制 抗菌肽的结构影响其生物学活性，因为抗菌肽存在着多种结构所以其生物学活性也多种多样。 （一）抗菌肽的抗菌作用 抗 菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、链球菌等常见细菌都有很强的杀灭作用。 国内外已报道至少有113种以上的不同细菌能被抗菌肽所杀灭。目前对于其作用机制并不是很清晰，国内外学者对此研究很多,但在认 抗菌肽研究及进展 王 涛，常维山 （山东农业大学动物科技学院预防兽医系，山东泰安 271018） 胺一类药物时, 以间隔8 h 为佳。 2.中毒时注意停药和补充饮水。出现中毒时，应立即停药，并给予充足的饮水，在饮水中加0.50%～1.00%的碳酸氢钠或5%的葡萄糖液。中毒严重的鸡可肌注V B121～2μg 或叶酸50～100μg。 3.产蛋鸡禁用。蛋鸡如果用了此类药物，此药物就会与碳酸酐酶 结合，使其降低活性，从而使碳酸盐的形成和分泌物减少，使鸡产软蛋和薄壳蛋。从而影响产蛋量。 4.配伍禁忌。磺胺类药物忌与酸性药物(如维生素C、氯化钙等) 配伍,用药期间,禁用普鲁卡因等含对氨苯甲酸的制剂。不能与拉沙菌素、莫能菌素、盐霉素配伍 5.肾受损伤及3周龄以内的雏 鸡应慎用。磺胺类药物体内代谢主要在肝脏中进行, 而出壳不久的雏鸡肝脏中的代谢酶系统不健全, 解毒功能低,容易发生中毒。 6．勿在免疫接种时使用。畜禽在接种活菌疫苗时，不能同时使用磺胺类药物，否则会导致免疫效果差甚至失效。■
抗菌肽的研究进展 摘要：抗菌肽是生物界中广泛存在的一类生物活性肽。它具有抗细菌、真菌、病毒和原虫作用，甚至对癌细胞也具有杀伤作用。本文就抗菌肽的来源、作用机理、研究进展做一简要的综述。 关键词：抗菌肽；活性肽；作用机理；研究进展 The progress of Antimicrobial Peptides research Abstract：Antibiotic peptides are a kind of bioactive peptides that exist in organism and biosphere widely. They possess the activities of anti-bacteria, anti-fungi,anti-virus and anti-plasmodium. This paper reviewed the source,mechanism and the progress of the antimicrobial peptides research. Key words：antimicrobial peptides;bioactive peptides;mechanism;research progress 抗菌肽( antibacterial peptides) 又称抗微生物肽( antimicrobial peptides，AMPs) ，是生物体在抵抗病原微生物的防御反应过程中产生的一类具有抗微生物活性的小分子多肽。抗菌肽是机体天然免疫系统的重要组成部分，一般由20 －60 个氨基酸组成，分子量在 1 －7 kD 左右，具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、原生生物、某些病毒和肿瘤均表现出较强的抑制作用，其独特的抗菌机制可较好地解决病原微生物对抗生素不断增强的抗性问题[1]。 20 世纪80 年代，由瑞典科学家Boman 研究小组用蜡状芽孢杆菌( Bacillus cereus) 诱导惜古比天蚕( Hyalophora cecropia) 后产生了抗菌多肽类物质，随后发现了第一个抗菌肽——天蚕素( cecropins)[2]。人们最初把这类具有抗菌活性的多肽称为“antibacterial peptides”，原意为“抗细菌肽”；后来发现其有抗真菌等微生物的作用，便改称为“antimicrobial peptides”，意为“抗微生物肽” [3]。抗菌肽是由基因编码在核糖体内合成的多肽，不同种类的抗菌肽通常有共同的特点：短肽( 30 ～60 个氨基酸) ，强阳离子性( 等电点范围为8．9 ～10．7 ) ，热稳定性好( 100 ℃，15 min)，分子质量约为 4 ku，无药物屏蔽且不影响真核细
抗菌肽的种类及免疫调节研究进展 发表时间：2017-05-18T14:54:50.260Z 来源：《医师在线》2017年3月下第6期作者：王龙柳琳李笑驹余运运夏嫱通讯作者 [导读] 抗菌肽存在于各种各样的生物中，包括从结构简单的细菌到由复杂系统构成的人类，是所有生物先天防御的重要组成部分之一。（遵义医学院珠海校区/贵州省免疫学研究生教育创新基地；广东珠海519041） 摘要：抗菌肽（AMPS）是生物体内经诱导产生的多种类的小分子蛋白，是所有生物自身免疫防御的第一道防线。抗菌肽具有广泛的生物学活性，可以杀死细菌、酵母、真菌、病毒，甚至癌细胞。近年来，随着对抗菌肽研究的日益深入，科研人员发现抗菌肽参与的免疫调节活性是多种多样的，包括在机体正常免疫时对各种细胞因子和生长因子的影响以及在某些情况的诱导下自体异常的产生抗菌肽也可以诱导自身免疫性疾病的发生，这些不同的免疫调节活性跟抗菌肽种类的繁多密切相关，从而进一步强调了抗菌肽复杂的生物学活性及对机体生命活动的重要影响。本文将从抗菌肽的结构、种类功能及免疫调节等方面作一综述。 关键词：抗菌肽；分类；免疫调节；功能 近年来，长期滥用抗生素不仅导致了耐药菌株“超级细菌”的出现，过量的药物残留还严重影响了动物和人类的健康，增加了环境污染的风险，迫切寻找抗生素替代品已然成为全球研究的热点。抗菌肽（Antimicrobial peptides）又名抗微生物肽（AMPs）、抗生素肽，被认为是天然抗生素，目前所有已知的生物都可以产生，从细菌、真菌、植物到无脊椎动物、脊椎动物和哺乳动物等均可产生[1]。自从Boman等人从惜古比天蚕中分离得到Cecropins，迄今为止，在单细胞生物、植物、昆虫和动物中已确定了2500多种的抗菌肽，不同生物产生的抗菌肽具有不同的生物功能，如抗菌、趋化或抗病毒等活性作用[1]。 1 抗菌肽的结构分类 抗菌肽通常是由10-50个氨基酸组成，这些多肽主要由碱性氨基酸和疏水性氨基酸残基构成，因此形成了具有良好的水溶性和疏水性的独特结构的阳离子型多肽。根据抗菌肽在细菌质膜上形成三维结构的不同，可将抗菌肽分为四种类别：α-螺旋结构型的抗菌肽、β-折叠结构型的抗菌肽、伸展螺旋结构型的抗菌肽和环状结构型的抗菌肽。目前已知的α-螺旋结构型的抗菌肽包括青蛙蛙皮素和人类内源性抗菌肽LL37。这种类型抗菌肽在水溶液中几乎没有二级结构，但当其进入一个非极性环境（如细胞膜）时会采用两亲性的α-螺旋型结构 [2]。β-折叠结构型的抗菌肽，通常都包含两个或两个以上通过二硫键桥稳定的β-折叠结构，如牛bactenecins和防御素。伸展螺旋型的抗菌肽分子不具有特定的空间结构顺序，而是由特殊的含量高的氨基酸残基构成，如组氨酸、精氨酸、甘氨酸或色氨酸。环状结构型的抗菌肽其分子结构具有高度的可变性，通常C端有一个或多个二硫键构成。该肽具有很强的杀菌能力，因此又被称为死亡素，如刺肩蝽产生的thanatin[2]。 2 抗菌肽的种类 2.1动物抗菌肽抗菌肽和防御素是组成脊椎动物干扰肽的主要成员。防御素被认为是发展最迅速的哺乳动物蛋白，目前已确定了数百种防御素。防御素带正电荷呈阳性，能与带负电荷呈阴性的细菌质膜结合，结合后其分子的疏水区可插入细菌的胞膜，而其带正电荷的区域则可与细菌胞膜上带负电荷的磷脂头部和水分子相互作用，可显著地增加生物膜的通透性，破坏膜的完整性，导致目标微生物不可逆性死亡[3]。像防御素一样，大多数的抗菌肽也是通过破坏细菌膜而杀死细菌。在脊椎动物物种中，一些抗菌肽也通过调节宿主细胞免疫来促进宿主防御。脊椎动物上皮表面的共生微生物产生的抗菌肽也有助于对这些结构的抗菌防护。表皮葡萄球菌是皮肤最丰富的共生菌，它可以产生几种抗菌肽，包括葡萄球菌素1580、Pep5和epilancin K7 [4]。实验证明，表皮葡萄球菌产生的苯酚水溶性的调控蛋白 PSMγ和PSMδ，它们是一种具有选择性能主动攻击皮肤致病菌的抗菌肽，如金黄色葡萄球菌、A组链球菌和大肠杆菌，但不会主动攻击它们的寄生物—表皮葡萄球菌。最新的研究数据还表明，在皮肤上的共生细菌的表皮表面能产生许多有效的和有选择性的抗菌肽，这对某些皮肤病可能会起到一定的诊断和治疗效果。 2.2 人源性抗菌肽人源性抗菌肽已被确定存在于人体大多数的暴露于外界的组织，如皮肤、肠黏膜、口腔黏膜、肺、眼和生殖道等。人源性抗菌肽的固有免疫性表达大部分是由感染、炎症或损伤引起的。目前已认知有如下几类人体细胞可以产生抗菌肽，包括人类的皮肤细胞（如角质形成细胞、汗腺、皮脂腺细胞）和皮肤内发现的骨髓源性细胞（如中性粒细胞、肥大细胞和树突状细胞）。皮肤角质形成细胞，是人体表皮的主要组成细胞，它会一直从外部环境中接触到微生物，因此它是宿主抵抗外来病原菌感染的第一道防线。角质形成细胞受到外界微生物刺激会产生各种各样的抗菌肽。其中一类叫做β-防御素，人类β-防御素1（hBD1）的作用体现了β-防御素的主要功能，hBD2和hBD3则通常是在机体损伤或感染的情况下诱导产生[4]。另一类由角质形成细胞产生的抗菌肽叫做抗菌素，抗菌素是皮肤抗菌肽的主要成员,它最早是在哺乳动物的皮肤中发现的。研究人员最近还发现，人体分化的脂肪细胞在金黄色葡萄球菌感染时会产生大量的抗菌肽，这表明在皮肤深层的脂肪细胞在宿主防御屏障功能中发挥了关键的作用[3]。小肠的抗菌肽主要由小肠腺体底部的潘氏细胞产生，它可产生α-防御素、溶菌酶C、分泌型磷脂酶2和血管生成素4以及外源凝集素等[25]。其中，α-防御素中的HD-5和HD-6型防御素在潘氏细胞中有着高水平的表达，同时也是潘氏细胞产生最丰富的抗菌肽。实验测定显示，肠黏膜抗感染时可产生多种小分子肽，如分泌性白细胞蛋白酶抑制剂（SLPI）、杀菌/通透性增加蛋白（BPI）等。 2.3 昆虫抗菌肽昆虫与脊椎动物相比缺乏适应性免疫系统，但其有强大的先天免疫系统，主要通过体液免疫反应来有效地杀死入侵的微生物，这涉及昆虫体内不同类型抗菌肽的快速合成与释放。从昆虫脂肪体（相当于脊椎动物的肝脏）分泌的抗菌肽进入血淋巴是昆虫防御感染的主要机制。此外，跟脊椎动物不同的是昆虫肠上皮细胞也分泌特殊的抗菌肽，这是昆虫抵抗肠道病原体的一个重要反应。昆虫抗菌肽最早是在天蚕蛹中发现，而最先确定抗菌肽基因编码的是果蝇[6]。到目前为止，人们已从果蝇体内识别出八类不同的抗菌肽，基于它们的主要生物学指标可以进一步分为三组：抗革兰氏阳性菌活性的drosophila defensins和Andropin；抗革兰氏阴性菌有活性的attacins和diptericins；具有抗真菌活性的drosocin，Drosomycin和metchnikowin[6]。果蝇的遗传分析表明，抗菌肽的产生是经IMD和Toll信号通路诱导产生。Toll途径主要作用于革兰氏阳性细菌或真菌的感染，而IMD途径则作用于革兰氏阴性细菌感染。蜘蛛和蝎子的毒液中含有多种化学成分，其毒液中的抗菌肽于20世纪90年代首次发现，到目前为止，抗菌肽数据库中已记载有42种蜘蛛和63种蝎子的抗菌肽。这些肽对细菌、真菌、病毒和寄生虫表现出不同的抑活作用。 2.4 微生物抗菌肽微生物可以产生各种各样的抗菌肽，以限制其他微生物的生长，被视为抗菌肽的另一个天然资源。这些微生物产生的抗菌肽跟脊椎动物产生的抗菌肽截然不同，因为他们可以经非核糖体肽合成酶合成。非核糖体肽往往有循环或分支结构，包括D氨基酸在内的非蛋白质氨基酸。氨基酸可以进行修饰，如N-甲基和N-甲酰基团；可糖基化、酰化、卤化或羟基化。到目前为止，人们已从细菌中发现了250多种细菌素，其中一些表现出相对广谱的抑菌作用。人们较为熟知细菌抗菌肽为阳离子多肽多粘菌素B（由多粘芽孢杆菌产生的）
一、概述 抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，分子量在2000～7000左右，由20～60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。世界上第一个被发现的抗菌队是1980年由瑞典科学家G.Boman等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，定名为Cecropins。此后数年间，人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibactetial pepiides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用，因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之 为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。 二、抗菌肽的理化性质、作用机理和作用范围 天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽，水溶性好，分子量大约为4000道尔顿左右。大部分抗菌肽具有热稳定性，在l00℃下加热10～15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7，表现出较强的阳离子特征。同时，抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。此外，部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。 抗菌肽功能从目前的研究结果来看，一般认为抗菌肽杀菌机理主要是作用于细菌的细胞膜，破坏其完整性并产生穿孔现象，造成细胞内容物溢出胞外而死亡。首先由静电吸引而附于细菌膜表面，疏水性的C端插入膜内疏水区并改变膜的构象，多个抗菌肽在膜上形成离子通道而导致某些离子的逸出而死亡。亦有学者认为抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及离子通道，引起膜渗透性改变而导致死亡，亦有学者提出抗菌肽是否存在特异性的膜受休及有无其它因子的协同作用等问题。不同类别的抗菌肽的作用机理可能不一样。 抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用。 1. 抗菌肽对细菌的杀伤作用 抗菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。国内外已报道至少有113 种以上的不同细菌均能被抗菌肽所杀灭。
综述与专论 生物技术通报 BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2011年第3 期 海洋无脊椎动物抗菌肽研究进展及其在 食品保鲜中的应用 宫晓静 1, 2 吴燕燕 八、、八、、 (1中国水产科学研究院南海水产研究所, 广州510300; 2上海海洋大学, 上海201306 海洋无脊椎动物抗菌肽抑菌广谱, 稳定性高, 且对生物体本身无害, 其应用日益引起大量研究者的关注。综述了抗菌肽的几种类型、抑菌机理, 介绍了海洋无脊椎动物抗菌肽研究进展、存在的问题并分析其在食品保鲜中的应用前景 关键词: 海洋无脊椎动物抗菌肽 抑菌机理
结构 活性 食品保鲜 Review on Research Progresses and Application in the Food Preservation of Antimicrobial Peptides from Marine Invertebrates Gong Xiaojing 1, Wu Yanyan 1 (1South China Sea Fisheries Research Institute , Chinese Academy of Fishery Sciences , Guangzhou 510300; Shanghai Ocean University , Shanghai , 201306 Abstract :Antimicrobial peptides from marine invertebrates are wide bacteriostatic , high stability and harmless to organism．So their applications have attractedlarge researchers ' attention day．bRyedvaieyws on the several types , mechanism of antimicrobial , the updated research progress , actual problems and the application in the food of antimicrobial peptides from marine invertebrates were elu- cidated． Key words : Antimicrobial peptides from marine invertebrates Bacteriostatic mechanism Structure Activity Food preservation
抗菌肽的研究进展 青霉素的发现使人们对由病原微生物感染而引发的各类疾病不再束手无策,并由此发展了大量的β-内酰胺类抗生素,对保护人类健康作出了巨大贡献。但随着上述“传统抗生素”的广泛使用,不断产生出诸多新问题。如β-内酰胺类抗生素的过敏反应以及长期使用导致抗药菌株的产生。于是人们开始寻找新一代抗菌剂。近期的研究发现,某些阳离子型多肽具有广谱的抗菌活性,同时具有“传统抗生素”无法比拟的优越性:不会诱导抗药菌株的产生,有希望成为新一代抗菌剂[1]。抗菌肽(antimicrobial peptides)是具有抗菌活性短肽的总称。1975年瑞典科学家G.Boman等人[2]等从惜古比天蚕(Hyatophoracecropia)蛹中诱导分离得到一种杀菌肽,并将其命名为cecropin。此后,许多抗菌肽相继被分离、纯化。一些抗菌肽的氨基酸一级结构和基因序列得到确定。80年代,有关抗菌肽的研究主要集中在大型的经济昆虫。90年代以来,在继续对大型经济昆虫进行研究的同时,又扩展到一些小型昆虫和其它无脊椎及脊椎动物,抗菌肽已成为免疫学和分子生物学研究的热点。研究的内容包括:抗菌肽的分离与纯化,氨基酸序列的分析,蛋白质构型与功能的关系,抗菌肽的作用机理[3,4],应用基因工程克隆与表达抗菌肽基因,改造合成抗菌肽基因以及动植物的转抗菌肽基因工程等,其中昆虫抗菌肽基因工程研究最受重视[5,6]。目前已发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于生物界,包括细菌、动植物和人类。这种内源性的抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用,更被认为是缺乏特异性免疫功能生物的重要防御成分。抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数对革兰氏阳性菌有较强的杀灭作用,有些则对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均起作用。对某些真菌、原生动物,尤其对耐药性细菌有杀灭作用,并能选择杀伤肿瘤细胞,抑制乙型肝炎病毒的复制。 1. 抗菌肽的分类迄今为止从不同生物体内诱导的抗菌肽已不下200种,仅从昆虫体内分离获得的就多达170余种。根据抗菌肽的结构,可将其分为5类:(1)单链无半胱氨酸(Cys)的抗菌肽,或由无规则卷曲连接的两段а-螺旋组成的肽。该类包括天蚕素Cecropins, Magainins等。Magainins最初是从非洲爪蟾的皮肤中发现的,它是爪蟾的皮肤在一定的环境压力下分泌出的抗感染和促进伤口愈合的成分,由两个紧密相连的肽链组成,每一个肽链有23个氨基酸,低浓度便可抑制许多细菌和真菌生长[7]。(2)富含某些氨基酸残基但不含Cys的抗菌肽。如富含脯氨酸(Pro)或甘氨酸(Gly)残基的抗菌肽。如从猪肠内分离的抗菌肽PR39中Pro含量占49%[6]。鞘翅肽Coleoptericin和半翅肽Hemiptericin的全序中富含Gly[8]。(3)含一个二硫键的抗菌肽,该二硫键的位置通常在肽链C端。如爪蟾皮肤细胞中产生的Brevinins[9]。(4)有两个或两个以上二硫键,具有β 折叠结构的抗菌肽。如绿蝇防御素(Phormindefensin),分子内有6个Cys形成3个分子内二硫键,肽链C末段是带有拟β 转角的反向平行的β片层[10]。实验证明,分子中的二硫键在其抗菌作用中至关重要。(5)由其他已知功能较大的多肽衍生而来的具有抗菌活力的肽。 2. 抗菌肽的作用及机理 2.1抗菌肽的抗菌作用及其机理抗菌肽分子可以在细菌细胞质膜上穿孔而形成离子孔道,造成细菌细胞膜结构破坏,引起胞内水溶性物质大量渗出,而最终导致细菌死亡。抗菌肽分子首先结合在质膜上,接着其分子中的疏水段和两亲性α-螺旋也插入到质膜中,最终通过膜内分子间的相互位移,抗菌肽分子聚集形成离子性通道,使细菌失去了膜势而死亡[10-14]。但是,Gazit[15]等得出
摘要：凹土是一种特殊的矿物材料，以它为载体而制备的抗菌材料，充分的抑制了细菌的繁殖与生长。在纤维、塑料、建材、涂料、医药、化妆品等领域有广阔的应用前景。 关键字：凹凸棒石，抗菌剂，抗菌材料，应用，研究进展 1 引言 随着人民生活水平的提高，人们越来越渴望一种健康的生活方式。全世界因细菌传染引起的死亡人数非常多，包括霍乱、肺炎、痢疾、结核等。因此，如何控制有害细菌的生长和繁殖在科技发达的今天仍为人们关注的重点。 抗菌剂是对细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分，它能通过物理作用或化学反应杀死附着在材料表面的微生物，是目前有效控制有害微生物生长和繁殖的重要手段。抗菌材料是指经抗菌剂处理，具有抗菌性能的各种材料，它的核心成分是抗菌剂。目前我们接触到的很多领域都离不开应用抗菌材料而制成的具有抗菌功能的消费品。 凹凸棒石[Si8O20Mg5(OH)2(H2O)4·4H2O]是一种含硅、镁的硅酸盐粘土矿物，具有特殊的链层结构、物理性质、成因以及用途, 并且具有十分细小(约0. 01 Lm×1 Lm) 的棒状、纤维状晶体形态, 因而受到矿物学、沉积学及材料学等多个学科领域研究者的关注。这种矿物在胶体性能和吸附性能等许多方面都表现出优异的性质, 因而广泛用于钻井泥浆、石油化工、建材、化工、造纸、医药、农业及环保等领域。加工抗盐、耐热泥浆和吸附剂是目前凹凸棒石粘土最主要和最有前景的用途。 凹凸棒石干燥收缩小，吸水性强，可达到150%以上，pH值=8.5±1，由于内部多孔道，比表面大(可达500m2/g以上)，大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，电化学性能稳定，在高温和盐水中稳定性良好。凹凸棒石具很强的灭菌、除臭、去毒、杀虫等功能，其细小针状颗粒可通过磨蚀昆虫表面及吸附昆虫类脂化合物，导致昆虫快速死亡。利用凹凸棒石的大比表面积与多孔特性，以及ZnO较好的抗菌性，可将ZnO充分负载在凹凸棒石上制备一种新型的复合抗菌剂，增大ZnO与微生物的接触面积，使之定点抑制微生物生长，致其死亡，达到提高抗菌特性和降低成本的综合效果。
抗菌肽的药物开发与临床应用 【摘要】抗菌肽是一种广泛存在于生物界的抵抗病原微生物入侵的小分子多肽，具有抗细菌、真菌、霉菌、病毒、原虫、癌细胞等多种活性，对多种癌细胞及动物实体瘤有明显杀伤作用。并具有抗菌广谱、作用强而迅速，是机体免疫防御的重要组成部分，不易产生耐药等众多优点。随着患者多耐药菌临床感染的日趋加重，抗菌肽成为一类潜力巨大的新型抗感染制剂。 【关键词】抗菌肽；药物开发；临床应用 抗菌肽(antimicmbia1 peptide，AMPs)是生物体防御系统产生的一类小分子多肽，广泛存在于植物、昆虫及哺乳动物中，不仅能够直接抑制和杀灭病原微生物，还具有多种免疫调节活性，在宿主抵抗病原体的侵入中起着非常重要的作用。人类抗菌肽主要包括抗菌素(cathe1icidins)和防御素(defensins)两大家族，具有广谱抗革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌及有包膜病毒的作用，并对某些耐药菌(如抗甲氧西林金黄色葡萄球菌)也具有杀菌活性[1]。这些抗菌肽除了具有病原体溶解活性以外，还具有抗肿瘤、促进细胞分裂以及作为信号分子的作用，抗生物肽由于分子量较小，具有良好的热稳定性和水溶性，广谱抗菌活性等特点，同时具有与抗生素完全不同的抗菌机理，已成为动植物的基因来源和新型抗菌、抗癌药物研究开发的重要候选者，其研究和应用已越来越成为人们关注的焦点[2]。抗菌肽有望开发成为新一代抗细菌、抗真菌、病毒和抗癌药物，其具有高效的抗菌活性和极低的耐药性。 1抗菌肽的结构特点 1.1抗菌肽的早期发现：早在几个世纪以前,人类就知道蛙皮有药用价值。直到1962年Kiss和Michl在铃蟾皮肤分泌物中发现一些能抗菌而且具血溶性(能破坏正常人体红血细胞)的肽类,并从中分离出由22个氨基酸组成的铃蟾抗菌肽(bombinin),人们才了解蛙皮之所以具有如此大的功效,是由于含有抗菌肽之类的活性物质。1972年,有人从蜜蜂的毒液中分离到蜂毒素(melittin)之后,人们开始对抗菌肽的结构和功能进行了研究。 在植物界中,抗菌肽的发现更早。大约50多年前,人类已从植物中分离到硫素(thionin),实验表明,它们在体外能抑制细菌及真菌的生长,但直到1972年才第一次证实硫素可以杀死许多种病原菌,对植物具有保护功能。 目前,国内外学者已经发现分离了2 000多个抗菌肽。有的种类分布极广,如防御素(defensin)在植物、昆虫及哺乳动物体内都有分布。近年来,还从猪小肠中分离到与抗菌肽相似的肽(cecp)[3]。 1.2抗菌肽的分子结构：抗菌肽是一种小分子多肽,天然的抗菌肽通常由30多个氨基酸残基组成,碱性,含有4个或4个以上带正电荷的氨基酸,N端亲水,C端疏水.水溶性好,分子量约为4KD。大部分抗菌肽具有热稳定性,在100℃加热
I n v itro acti v ity of cef m et azole aga i n st Extended2Spectru m Bet a2l act ama ses produc i n g and none2produc i n g stra i n s:A com par ison w ith cefox iti n Zheng Q in,KangM ei,Guo Xiaojing,Chen Hui L i,Yan Kening,Chen Zhixing,J ian Jun,Chen W enZhao,Lv XiaoJu (Depart m ent of ClinicalM icr obi ol ogyW est China Hos p ital,Sichuan University,Corres ponding author:M eiKang,Chengdu 610041) Abstract O bjecti ve:T o deter m ine in vitr o antibi otic activity of Cef metazole and Cef oxitin against extended2s pectru m beta2lacta mases (ES BL s)p r oducing and non2p r oducing strains.M ethod:520strains of K.pneu moniae and E.coli were is olated fr om January2004t o De2 ce mber2004.Phenotyp ic confir mat ory test was used t o detect ES BL s;Kirby2Bauer agar diffusi on method was used f or drug sensitive test.Re2 sults:226ES BL s strains were detected,the positve rate was43.5%,a mong which E.coli was45.8%,and K.pneu moniae was39.6%re2 s pectively.I n vitr o anti m icr obial activity of Cef metazole against Extended2Spectru m Beta2lacta mases p r oducing strains was higher than that of Cefoxitin in west china hos p ital.Conclusi on s:cepha mycins can be the alternatives f or ES BL s p r oducing strains,and in vitr o anti m icr obial ac2 tivity of Cef metazole against Extended2Spectru m Beta2lacta mases p r oducing was higher than that of Cef oxitin in west china hos p ital. Key words Cef metazole Cefoxitin Extended2Spectru m Beta2lacta mases I n vitr o anti m icr obial activity 综 述 嵌合抗菌肽的研究 王伯瑶,黄宁,吴琦,冯云 (四川大学华西基础医学与法医学院,成都 610041) 嵌合蛋白(Chi m eric p r otein)是20世纪90年代发展起来的 一种基因工程技术,通过PCR拼接技术,将2个或以上生物活 性蛋白或其功能结构域编码基因偶联起来,以产生新的生物活 性蛋白。比如CD 4免疫粘附素。C D 4 分子是一种辅助T淋巴 细胞和巨噬细胞的跨膜蛋白,是爱滋病病毒(H I V)的受体,H I V 通过CD 4 复合受体进入和感染T淋巴细胞和巨噬细胞,导致免 疫功能受损。CD 4 跨膜蛋白的细胞外区段可从细胞膜上脱落下 来,进入血循环,这个细胞外区段称为可溶性CD 4 分子,它可以 与H I V外膜糖蛋白特异结合。CD 4免疫粘附素就是将CD 4 分 子的细胞外区段的编码基因与I gG的轻链和重链基因偶联产生 的,它增强了可溶性CD 4 分子结合爱滋病病毒的效价,提高了 可溶性C D 4 在血中的半衰期和穿透胎盘的能力。21世纪初叶国外有报道将人2防御素22(h BD22)成熟肽编码基因与无免疫原性的小鼠骨髓瘤细胞特异抗原(I g)基因偶联,获得一个新的DNA疫苗,免疫小鼠,产生极强的针对小鼠骨髓瘤细胞的特异抗体和CT L反应,并保护小鼠免遭小鼠骨髓瘤细胞毒株的致死性攻击。我们对嵌合抗菌肽的研究主要集中在增强我们自己新近鉴定出的人LAK细胞抗菌多肽HMG N2生物学功能上。1.H MG N2的抗菌作用及其抗菌结构域 我们应用微量电泳凝胶琼脂糖弥散抗菌检测法、制备性酸性尿素聚丙烯酰胺凝胶洗脱电泳和反向高效液相色谱技术,分别从人LAK细胞和子宫颈黏液中分离鉴定出一个抗菌多肽,经N2端氨基酸序列测定、质谱分析、全长c DNA克隆和免疫印迹等实验证明为H M G N2。 H M G N2属于高迁移率非组蛋白(H igh mobility gr oup chr o2 mos omal p r otein,H MG)家族成员,是脊椎动物和非脊椎动物细胞核中含量最丰富的非组蛋白家族,早期研究认为H M G N2与DNA复制和转录活性有关。我们首次发现H M G N2的抗菌活性,为了证明H M G N2在免疫反应中发挥作用,我们对其亚细胞定位特别是免疫反应时的定位分布进行了研究,应用免疫荧光细胞化学染色与共聚焦显微镜观察、E L I S A和W estern B l otting 等多种实验方法证明人单个核细胞经I L22刺激成为LAK细胞时,部分HMG N2由胞核转移至胞浆,进而分泌到胞外。构建带六组氨酸臂标签的H M G N2重组真核细胞表达质粒pc DNA3.12 myc2his2HMG N2,转染人宫颈上皮Hela细胞株,用抗六组氨酸臂的单克隆抗体经免疫细胞化学染色与共聚焦显微镜观察显示,新合成的带六组氨酸臂标签的HMG N2除导向于(targeting)细胞核外,还分布于细胞浆中,E L I S A和免疫印迹显示亦分泌到细胞外。人子宫颈组织标本免疫组织化学染色显示H MG N2主要分布于上皮组织表面和宫颈黏液中,免疫印迹显示感染性子宫颈黏液H MNG2的表达量比正常者高。 我们还对HMG N2的二维结构与抗菌功能的关系进行了研究。从一级结构看H M G N2氨基酸序列中无半胱氨酸,不可能形成2片层,因此应用JAN I N和Kyte2Doolittle分析法分析了H MG N2的亲疏水性,应用Agr os和Von Heijne软件分析法分析了HMG N2的2螺旋结构,结果显示位于第17242位氨基酸残基范围有一个2跨膜螺旋结构域,具双亲性。于是我们合成了H MG N2分子的2跨膜螺旋结构域、N2末端和C2末端肽片段进行抗菌活性检测,抗菌检测显示仅仅2螺旋结构肽片段具抗菌活性。 2.HMG N22跨膜螺旋结构域嵌合抗菌肽的研究 为了进一步证明H M G N22跨膜螺旋结构域的抗菌作用和 961 四川生理科学杂志2005;27(4)
抗菌肽概况 1.1 抗菌肽的基本概况 抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobialpeptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。 抗菌肽是近年来发现的广泛存在于自然界的一类阳离子抗菌活性肽。越来越多的证据表明它们在宿主先天性免疫和适应性免疫中有着重要的作用。目前国内外对抗菌肽的研究开发正不断深入。 抗菌肽(antibacterialpeptides)广义上是指存在于生物体内具有抵抗外界微生物侵害、消除体内突变细胞的一类小分子多肽。抗菌肽是由生物细胞特定基因编码，经特定外界条件诱导产生的一类多肽。 1972年，瑞典科学家Boman对惜古比天蚕(Hyalophoracecropia)蛹注射蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，首次发现了抗菌肽cecropin。此后，对抗菌肽的研究取得了很大的进展，目前在昆虫、植物、哺乳动物、病毒、两栖类以及人类中已发现类似的抗菌活性物质达2000多种。抗菌肽广泛存在于动物的免疫细胞(如吞噬细胞)、各种脏器的粘膜、皮肤以及植物的花、果、叶中。 有专家推测，抗菌肽在进化意义上最早可能参与了早期真核细胞的噬菌作用，这种作用既是细胞自身防御的需要，而且有可能通过降解微生物为自身生长提供需要的营养，并且最终在生物进化过程中作为防御分子被保留下来。 由于抗菌肽具有小分子的特点，可以快速合成并易于大量存储，与特异性免疫反应相比能更加迅速地对病原菌作出反应，使其成为生物机体先天性非特异性防御系统的重要组分，此外，抗菌肽还具有稳定、水溶性好、抗菌机制独特、对高等动物正常细胞无害等特点，显示了在医学和农业上潜在的研究价值和应用价值。 近年来，有关抗菌肽及其应用逐渐成为动物学、植物学、药理学及生理学等领
抗菌肽的研究进展 摘要：由于细菌对抗生素耐药性不断出现, 研发新型抗菌物质已迫在眉睫。而抗菌肽是广泛存在于自然界生物中的具有广谱抗菌、抗病毒、抑制杀伤肿瘤细胞等作用的多肽。本文介绍了抗菌肽的结构，抗菌肽的生物学活性，抗菌肽的作用机理和作用机制，以及抗菌肽的应用和前景。 关键词：耐药性，抗菌肽；作用机理；前景 抗菌肽，简称ABP,是由宿主产生的一类能够抵抗外界病原体感染的小分子多肽。广泛存在于各种生物体内。1980 年，瑞典科学家Boman 等从天蚕蛹的血淋巴中分离得到天蚕素( cecropin ) 抗菌肽，使人们对抗菌肽的作用机理和应用有了一个崭新的认识。目前世界上已知的抗菌肽共有1 700余种。由于热稳定性强，且对较高离子强度环境有较强的适应性，不仅有广谱抗细菌能力, 而且有的对真菌、病毒及癌细胞也有一定的抑杀作用，最重要的是可以杀伤动物体内的肿瘤细胞，却又极少破坏动物体内的正常细胞，因此，抗菌肽的开发和应用研究已成为国内外昆虫学、生理学、药理学研究热点，在动植物转基因工程及药物开发领域及农业、食品等领域具有广阔的应用前景。 1 .抗菌肽的结构 1 .1 一级结构 据报道，已分离并测定其氨基酸序列一级结构的抗菌肽达几十种，且一级结构都比较相似，具有以下典型的特征：由20~70多个氨基酸残基组成的肽链，其N 端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，C 端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸，中间部分则富含脯氨酸，且在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的， 1. 2 二级结构 通过圆二色性分析、二维核磁共振谱法及脂质体模拟实验研究抗菌肽的二级结构特征，结果表明，抗菌肽在一定条件下形成a-螺旋和β-折叠结构。a-螺旋是一个近乎完美的水脂两亲结构,即圆柱形分子的纵轴一边为带正电-的亲水区，而对称面为疏水区。这种两亲性结构是抗菌肽杀菌的关键，改变a-螺 旋的螺旋度会影响抗菌肽的活性。抗菌肽有许多保守序列,在N端易形成a-螺旋,中间部分易形成β-折叠或铰链。a-螺旋肽主要包括天蚕素、爪蟾抗菌肽ma g a i n i n 、c a t h e l i n d i a 等，β-折叠肽主要包括哺乳动物防御素、植物防御素、昆虫防御素和富含脯氨酸的抗菌肽等。 2 抗菌肽的来源 2.1微生物抗菌肽
《生物工程进展》1999,V ol.19,No.5 综 述 昆虫抗菌肽研究现状 陈留存 王金星 (山东大学生命科学学院生物系 济南 250100) 摘要 近年来鉴定了的化学结构的昆虫抗菌肽的数目有迅速上升的趋势,一些新型昆虫抗菌肽相继被分离纯化。不同结构的抗菌肽其抗菌特性及其抗菌谱存在着巨大差异,抗菌机制也不同。昆虫免疫与动物免疫机制既存在着区别也存在着某些相似性。 关键词 昆虫免疫 抗菌肽 天蚕素 防御素 1 引言 昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴中产生的一类小分子肽,当昆虫受到外界微生物的刺激时,可大量迅速地合成。它具有热稳定性强,强碱性,抗菌谱广的特点,可以抗革兰氏阳性菌,也可以抗革兰氏阴性菌,有些甚至对病毒和肿瘤细胞均具有抗性[1]。因此,自从1980年Baman发现第一种抗菌肽——天蚕素(cecropin)以来,许多昆虫抗菌肽相继被分离、纯化,氨基酸一级结构被确定,有些抗菌肽的基因结构也已确定。但80年代人们主要集中研究鳞翅目、鞘翅目等大型经济昆虫,进入90年代以来,除继续研究大型昆虫外,一些小型种类日益引起有关学者的重视,如双翅目、膜翅目、同翅目等,而且除昆虫外,在其他许多无脊椎和某些脊椎动物中也发现了抗菌肽。因此抗菌肽逐渐成为昆虫免疫学及分子生物学的研究热点之一。一些昆虫抗菌肽已有专文论述[2,3],但关于抗菌肽的分类及抗菌机制却很少涉及,本文结合近年来新发现的昆虫抗菌肽,就其结构、性质及抗菌机制分类作一介绍。 2 昆虫抗菌肽的类型 迄今为止,仅在昆虫中发现的抗菌肽已达100多种[4],根据结构及功能的不同可以分为4类,即天蚕素类(cecropins),昆虫防御素(insect defensins),富含脯氨酸(Pro)的抗菌肽(proline-rich peptides),富含甘氨酸(Gly)的抗菌肽(gly sine-rich piptides)。 2.1 天蚕素类(Cecropins) 天蚕素是最早发现的抗菌肽。1980年, Bom an等成功地把天蚕素与天蚕的溶菌酶在生化性质及功能上区分开,同年分离到纯的天蚕素A和B。1981年,Boman与Bennic合作测定了天蚕素A和B的一级结构,随后在柞蚕、肉蝇、烟草天蛾中都发现了天蚕素或类似天蚕素的抗菌肽。由表1可以看出,这类抗菌肽分子结构相似,都有31-39个氨基酸残基组成,分子量4kD左右,半胱氨酸(Cys)含量少,不能形成分子内二硫键,有强碱性的N端和缩水性强的C端,在肽的许多特定位置有较保守的残基,如2位的色氨酸(T ry),5、8、9位具1个或1对赖氨酸(Lys),11位具天冬氨酸(Asn),12位具精氨酸(A rg),有些位置尽管残基不同,但仍是保守替换。 1988年,Halak等人利用二维核磁共振技术测定天蚕素A的三级结构,其分子结构含有两段 -螺旋,N端1-4位4个氨基酸是非螺旋化的,5-21位为第一个 -螺旋,该螺旋中极性与非极性氨基酸含量相当,因此该螺旋对水和脂都具有亲和性,称为双亲的 -螺旋,22-24 55
抗菌肽的研究进展 04002424 赵谦一 青霉素的发现使人们对由病原微生物感染而引发的各类疾病不再束手无策,并由此发展了大量的β-内酰胺类抗生素,对保护人类健康作出了巨大贡献。但随着上述“传统抗生素”的广泛使用,不断产生出诸多新问题。如β-内酰胺类抗生素的过敏反应以及长期使用导致抗药菌株的产生。于是人们开始寻找新一代抗菌剂。近期的研究发现,某些阳离子型多肽具有广谱的抗菌活性,同时具有“传统抗生素”无法比拟的优越性:不会诱导抗药菌株的产生,有希望成为新一代抗菌剂。 抗菌肽是具有抗菌活性短肽的总称。1975年瑞典科学家G.Boman等人从惜古比天蚕蛹中诱导分离得到一种杀菌肽,并将其命名为cecropin。此后,许多抗菌肽相继被分离、纯化。一些抗菌肽的氨基酸一级结构和基因序列得到确定。80年代,有关抗菌肽的研究主要集中在大型的经济昆虫。90年代以来,在继续对大型经济昆虫进行研究的同时,又扩展到一些小型昆虫和其它无脊椎及脊椎动物,抗菌肽已成为免疫学和分子生物学研究的热点。研究的内容包括:抗菌肽的分离与纯化,氨基酸序列的分析,蛋白质构型与功能的关系,抗菌肽的作用机理,应用基因工程克隆与表达抗菌肽基因,改造合成抗菌肽基因以及动植物的转抗菌肽基因工程等,其中昆虫抗菌肽基因工程研究最受重视。目前已发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于生
物界,包括细菌、动植物和人类。这种内源性的抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用,更被认为是缺乏特异性免疫功能生物的重要防御成分。抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数对革兰氏阳性菌有较强的杀灭作用,有些则对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均起作用。对某些真菌、原生动物,尤其对耐药性细菌有杀灭作用,并能选择杀伤肿瘤细胞,抑制乙型肝炎病毒的复制。 1.抗菌肽的分类 迄今为止从不同生物体内诱导的抗菌肽已不下200种,仅从昆虫体内分离获得的就多达170余种。根据抗菌肽的结构,可将其分为5类:(1)单链无半胱氨酸(Cys)的抗菌肽,或由无规则卷曲连接的两段а-螺旋组成的肽。该类包括天蚕素Cecropins, Magainins等。Magainins最初是从非洲爪蟾的皮肤中发现的,它是爪蟾的皮肤在一定的环境压力下分泌出的抗感染和促进伤口愈合的成分,由两个紧密相连的肽链组成,每一个肽链有23个氨基酸,低浓度便可抑制许多细菌和真菌生长。(2)富含某些氨基酸残基但不含Cys的抗菌肽。如富含脯氨酸(Pro)或甘氨酸(Gly)残基的抗菌肽。如从猪肠内分离的抗菌肽PR39中Pro含量占49%。鞘翅肽Coleoptericin和半翅肽Hemiptericin的全序中富含Gly。(3)含一个二硫键的抗菌肽,该二硫键的位置通常在肽链C端。如爪蟾皮肤细胞中产生的Brevinins。(4)有两个或两个以上二硫键,具有β折叠结构的抗菌肽。如绿蝇防御素,分子内有6个Cys形成3个分子内二硫键,肽链C末段是带有拟β转角的反向平行的β片层。实验证明,分子中的二硫键在其抗菌作用中至关重要。(5)由其他已知功