抗菌肽的研究进展及其应用_李冠楠

抗菌肽研究及进展

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

抗菌肽（antimicrobial peptide）：抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质，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。 1分类：结构分为5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。 来源分类可将其分为6类：（1）昆虫抗菌肽（2）哺乳动物抗菌肽（3）两栖动物抗菌肽（4）鱼类、软体动物、甲壳类动物来源的抗菌肽（5）植物抗菌肽（6）细菌抗菌 2效应：抗菌肽具有广谱抗菌活性，对细菌有很强的杀伤作用。 3作用机制：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，不同类别的抗菌肽的作用机理可能不一样。 4.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。 5.预防败血症：天然抗菌肽具有选择性免疫激活和调节功能，对败血症有良好的预防和保护作用。败血症是由细菌感染引起的，伴随有全身性炎症反应综合症状的一种危重疾病。病原微生物感染诱导促炎症因子大量释放，导致多种重要器官衰竭，具有较高死亡率。 6.总结：抗菌肽要成为药物，还需要解决一些问题。首先是来源问题。由于昆虫抗菌肽的天然资源 有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。化学合成肽类，成本较高。而通过基因工程，在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能造成宿主微生物自杀而不能获得表达产物。以融合蛋白的形式表达抗菌肽基因，虽然可以克服这一缺点，但仍有表达产物少的问题。因此，如何提高抗菌肽的生产效率，降低成本，是应用抗菌肽必须解决的问题。其次，与传统抗生素相比，昆虫抗菌肽的抗菌活性还不够理想。改造已有抗菌肽和设计新抗菌肽分子是创造高活力抗菌肽的有效途径。这就需要进一步研究抗菌肽结构与活性的关系和作用机理，为抗菌肽分子的改造和设计提供足够的理论依据

生物活性肽的研究及其进展汇总

生物活性肽的研究及其进展 摘要：生物活性肽作为一种来源广泛、种类繁多、功能性良好的生命因子，目前已成为全球范围内的研究热点。研究表明这些肽除具有常规的生物活性,如增加矿物质吸收、调节血压、抗菌、抗氧化、降胆固醇、免疫调节之外还对人类营养有调节作用,因而受到广泛关注。本文综述了生物活性肽的种类、生理功能、吸收、制备研究进展,以期为生物活性肽的进一步研究和应用提供参考。 关键词：生物活性肽，生理活性，吸收 Research and progress of biological active peptide Abstract:Bioactive peptides as one rich sources, wide variety, good functional life factors have been a global research hot spot. Studies have shown that these peptides have some conventional biological activities, such as increase mineral absorption, adjust blood pressure, antibacterial, antioxidant, decrease cholesterol, regulate immune. What’s more, they also have a regulating effect on human nutrition, so they have attracted widely attention. The kinds of bioactive peptides was reviewed in this paper, preparation research progress of physiological function, absorption and biological active peptide in order to provide reference for further research and application. Key words:Biological active peptide, Physiological activity, Absorb 1.功能肽的简介 肽(peptides)是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,是蛋白质的结构与功能片段,并使蛋白质具有数以千万计的生理功能。肽本身也具有很强的生物活性。是由蛋白质中20种天然氨基酸以不同的组合和排列的方式构成的，从二肽到复杂的线性或者环状的多肽的总成。一般说来,肽链上氨基酸数目在10个以内的叫寡肽,10～50个的叫多肽,50个以上的叫蛋白质。人们习惯上也把寡肽中的二、三肽称为小肽。由于构成肽的氨基酸种类、数目与排列顺序的不同,决定了肽纷繁复杂的结构与功能。 生物活性肽( biologically active peptide/ bioactive peptide/ biopeptide) 是指对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物,又称功能肽(functional peptide)[1]。肽由氨基酸组成,人体存在20 种氨基酸,由不同的氨基酸的种类排列,加上数量排列形成,再加上还可能有的二级、三级结构,其种类是十分庞大的[2,3]。每一种活性肽都具有独特的组成结构,不同活性肽的组成结构决定了其功能。此外活性肽在生物体内的含量是很微量的,但却具有显著的生理活性。据研究,有些多肽在10 - 7mol/ L 的浓度时仍具有生理活性,就是说1 mL 的多肽用60 倍水稀释后,仍然具有生理功能。功能肽是源于蛋白质的多功能化合物，是多样化且来源充足的食品原料，具有多种人体代谢和生理调节功能，如易消化吸收、促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等[4] 现代营养学研究发现，人体摄入蛋白质经消化道中的酶作用后，大部分是以寡肽的形式

抗菌肽的研究进展

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

植物源活性肽研究进展

植物源生物活性肽的研究进展 多肽是由天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，其中可调节生物体生理功能的多肽称为生物活性肽。与蛋白质相比，活性肽不仅有比蛋白质更好的消化吸收性能，还具有促进免疫、调节激素、抗菌、抗病毒、降血压和降血脂等生理机能。此外活性肽还有较好的酸、热稳定性，水溶性及粘度随浓度变化迟钝等优点，易于作为功能因子添加到各种食品中。我国农作物种类品种繁多，利用这些廉价的植物蛋白开发具有高附加值的生物活性肽产品，越来越受到重视。本文重点综述了降血压肽、抗氧化钛、降胆固醇肽这3类生物活性肽的研究进展，将其结构特征与生理功能的关系进行了归纳，同时归纳了活性肽的生理功能，并指出其发展应用前景。 1. 生物活性肽的生理功能 1.1 抗菌活性 抗菌活性肽通常由细菌、真菌产生，或从动植物体中分离。它们尽管在结构上千差万别，但几乎所有的抗菌肽都是阳离子型的，两亲结构是它们的共同特征[1]。国内外研究成果表明，抗菌肽对部分细菌、真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强大的杀伤作用。临床试验也表明，抗菌肽能够增强机体抵抗病原微生物的能力，而且在体内还不容易产生耐药性。 1.2 免疫活性[2] 免疫活性肽能够刺激机体淋巴细胞的增殖，增强巨噬细胞的吞噬功能，提高机体抵御外界病原体感染的能力，降低机体发病率。从人乳和牛乳的酪蛋白中已检测到具有免疫刺激活性的肽片段，这些肽具有刺激巨噬细胞吞噬能力的作用。另外，乳蛋白、大豆蛋白和大米蛋白等通过适当酶解处理也可产生具有免疫 活性的肽类物质。 1.3 抗高血压活性 血压是在血管紧张素转换酶（angiotensin-convertion enzyme，ACE）的作用下进行调节的，血管紧张素Ⅰ在A C E的作用下可转化为有活性的血管紧张素Ⅱ，使血管平滑肌收缩，引起血压升高。降血压肽是具有抑制ACE活性的肽类， 来源广泛，ACE 抑制肽的主要来源是乳制品和鱼蛋白（沙丁鱼、金枪鱼、

鱼类抗菌肽的研究进展

万方数据

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鱼类抗菌肽的研究进展 作者：江丽娜， 赵瑞利， 雷连成， 王教玉， 韩文瑜 作者单位：江丽娜,赵瑞利,雷连成,韩文瑜(吉林大学畜牧兽医学院)， 王教玉(吉林省水产技术推广总站) 刊名： 中国水产 英文刊名：CHINA FISHERIES 年，卷(期)：2008(5) 本文读者也读过(8条) 1.张书剑.Zhang Shujian几种鱼类抗菌肽的研究进展[期刊论文]-饲料研究2007(12) 2.李华.杨桂文.温武军鱼类抗菌肽研究概况[期刊论文]-科技信息2010(2) 3.黄平.章怀云.HUANG Ping.ZHANG Huai-yun鱼类抗菌肽研究进展[期刊论文]-中南林业科技大学学报2009,29(2) 4.杨学明.江林源.蒋和生.YANG Xue-ming.JIANG Lin-yuan.JIANG He-sheng水生动物抗菌肽及其基因工程研究[期刊论文]-生物技术通讯2006,17(1) 5.王克坚.林志勇.杨明.任洪林.黄文树.周红玲.邓尚龙.陈君慧.蔡灵.蔡晶晶海水养殖鱼类抗菌肽hepcidin基因的研究进展[会议论文]-2005 6.王小玲.尹建文.Wang Xiaolin.Yin Jianwen鱼类的先天性抗菌和抗病毒机制[期刊论文]-现代渔业信息2006,21(7) 7.叶星.白俊杰抗菌肽的研究及其在水产上的应用前景[期刊论文]-大连水产学院学报2000,15(4) 8.单晓枫.郭伟生.张洪波.钱爱东鱼类体液中的几种抗菌因子研究进展[期刊论文]-河南农业科学2010(5) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/8b5741308.html,/Periodical_zhongguosc200805040.aspx

抗菌肽的临床应用及应用前景

抗菌肽的临床应用及应用前景 4.1 抗菌肽的作用范围 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。 4.1.1 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。 4.1.2 抗菌肽对真菌的杀伤作用 最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是从两栖动物蛙的皮肤中分离到的蛙皮素（Magainins），它不仅作用于C+、C-，对真菌及原虫亦有杀伤作用。Defensins 是一种动物细胞内源性杀菌多肽，是从吞噬细胞中分离出来的，具有很宽的抗菌谱，对G+的杀伤作用大于对G-的杀伤作用，它也作用于真菌和部分真核细胞。Cecropin A及其类似物如天蚕素——蜂毒素杂合肽对感染昆虫的真菌具有一定的杀伤作用。 4.1.3 抗菌肽对原虫的杀伤作用 抗菌肽Magainins对原虫有杀伤作用。实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。 4.1.4 抗菌肽对病毒的杀伤作用 Melitiin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Modelin1 和Moderln－5对疱疹病毒HSV－1和HSV－2有一定的抑制效果。这些肽对病毒被膜直接起作用，而不是抑制病毒DNA的复制或基因表达。

4.1.5 抗菌肽对癌细胞的杀伤作用 抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞无不良影响，但对癌细胞株则有明显杀伤作用。这种选择性机理可能与细胞骨架有关。已有有关抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞的杀伤作用与剂量相关的效应的报道。 4.2 抗菌肽的临床应用 4.2.1 在医药领域 …此处省略,详情请见六鉴网(https://www.360docs.net/doc/8b5741308.html,)《抗菌肽市场调研报告》 4.2.2 在转基因领域 天然抗菌肽由于分子量小，直接从动植物组织中提取时，分离提纯存在一定的困难，合成肽价格昂贵。因此将抗菌肽基因利用基因工程转化进微生物表达系统或导入动植物体内，不仅可获得量丰的抗菌肽，而且为改造物种获得优良抗病品种提供了有效途径。 4.2.2.1 转抗菌肽基因动物 转抗菌肽基因昆虫：DURVASULA等成功地获得一个转天蚕素A基因共生菌。此天蚕素A转入昆虫长红猎蝽(Rhodniusprolixus)中。昆虫携带了此转基因的共生菌后，感染昆虫的锥虫数量明显减少或消失。 转抗菌肽基因鼠：REED等将Shiva1a基因与小鼠IL- 2基因的5c端从- 593到+110区域以及SV40的多聚腺苷酸，剪接信号肽基因片段一起以微注射法转入小鼠中，结果表明转基因鼠对布鲁氏杆菌病抵抗力明显增加，而且这个重组基因对其他哺乳动物也同样起作用。 转抗菌肽基因蚊子：在Cecropin B基础上构建成杂合肽Shiva-3，以蚊肠道特异性胰蛋白酶基因5c端区域作启动子、融合基因GST-Shiva-3作报告基因构建质粒导入蚊子产生一种转基因蚊。此蚊子肠道内可合成并分泌的融合蛋白GST-Shiva-3

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.

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

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

抗菌肽的药物开发与临床应用

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

抗菌肽的研究进展

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

昆虫抗菌肽研究现状

《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

抗菌肽作为水产饲料添加剂的应用前景

近年来，随着水产养殖业的快速发展、高密度集约化程度的增大，养殖病害问题逐年增加，抗生素等药物滥用情况严重，致使部分水产品中的药物残留量增加或严重超标，不仅威胁到食品安全，也影响了水产品的出口，给我国的水产养殖业造成了巨大的经济损失。由于目前水产养殖中抗生素耐药菌株的出现速度已经远远超过了抗生素研发速度，并且现有的抗生素开发策略多局限于既有的抗生素类别，难以有实质上的突破，一种新的抗生素出现不久很快就会有病菌产生耐药。抗感染形势的严峻性迫切需要寻找与现有抗生素抗菌机理完全不同的新型抗菌物质。 抗菌肽是广泛存在于细菌、植物、软体动物、两栖动物、鱼类、鸟类和哺乳动物体内的一类小分子多肽，由２０～６０个氨基酸残基组成，具有广谱杀菌作用。同抗生素的单一作用位点不同，抗菌肽是作用于细菌的整个细胞膜，使膜去极化或者形成“孔洞”，造成细胞内含物外流或者肽分子进入细胞内部与ＤＮＡ、ＲＮＡ等靶标作用，进而杀死细菌。除高效杀菌作用外，抗菌肽还具有明显的杀伤真菌、病毒和原虫的作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞而不破坏正常细胞，因此是生物体天然免疫防御系统的重要组成部分。由于抗菌肽本身是来源于养殖动物自身的一种小蛋白，动物对其的排异反应很低，而且杀菌作用发挥到一定的程度之后，动物体内的很多蛋白酶就把抗菌肽降解了，检测不到残留物质，对环境没有任何污染，是一种无毒、无害、绿色环保的产品。同时，抗菌肽还具有不易出现耐药性突变、分子量小、热稳定性好、水溶性好、作用迅速等特点。它在水产养殖业中的推广应用，对提高鱼体的抗病力，减少甚至杜绝抗生素类药物的使用，维持鱼类健康，实现水产养殖业的可持续发展具有重要的现实意义。 一般而言，抗菌肽可通过以下３种途径获得：①从生物体内直接提取纯化；②化学人工合成；③采用基因工程技术构建抗菌肽基因工程菌株。但由于抗菌肽为体内诱导合成，生物体中含量较低，因此从生物体内直接提取的难度大，对技术和成本的要求高，难以规模化生产。而化学合成的方法同样存在成本较高的问题。一般小于１０个氨基酸残基的多肽的合成较为经济，１０个残基以上多肽的合成则很昂贵，限制了应用。因此利用基因工程的方法来生产抗菌肽是降低成本的一条有效途径。有关抗菌肽基因的表达研究最初是在原核表达系统中进行的，但由于抗菌肽对原核细胞有一定的毒性，因此抗菌肽基因只能以融合蛋白形式在大肠杆菌中进行表达。近年来，以啤酒酵母、毕赤酵母、昆虫等为基因工程宿主，进行表达分离纯化及应用的研究引起人们的重视，为抗菌肽的开发与应用奠定了良好的基础。 现在越来越多的鱼类抗菌肽被克隆出来，品种涉及鲶鱼、鲑鱼、罗非鱼、比目鱼、斑马鱼等多种鱼类，从已报道的序列来分析，它们的结构与组成复杂多样，并没有很高的同源性，但存在一些共同特征，如含有较多精氨酸或赖氨酸而使分子带正电；含有较多疏水氨基酸，可使分子折叠成疏水或双亲性α螺旋结构等。体外研究表明，许多抗菌肽对鱼类特异的甚至其他动物的病原微生物都具有杀伤活性，其最小抑菌浓度（ＭＩＣ）多在毫摩尔水平，如鲶鱼和泥鳅抗菌肽对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的ＭＩＣ为０．５～２毫摩尔／升之间；鲈鱼抗菌肽对杀鲑气单胞菌、嗜水气单胞菌等鱼类致病菌的ＭＩＣ甚至低达１．２毫摩尔／升；此外，虹鳟和鲈鱼的抗菌肽对某些寄生虫也具有致死效力，但其杀伤作用需要较高的浓度，而且其活性主要针对滋养体时期。 目前，国内作为添加剂生产应用的抗菌肽主要是蚕抗菌肽ＡＤ－酵母制剂，大多数试验也是围绕这种抗菌肽进行的。黄永彤等发现抗菌肽对肉鸡有促进生长和提高免疫力的作用，与中草药、抗生素相比，在出栏率、平均个体重量及饲料利用率等方面均无显著差异，在出栏前３天停喂，抽检无残留。王广军等（２００５）研究了抗菌蛋白在南美白对虾养殖中的应用效果，结果表明，在饲料中添加抗菌蛋白，无论是在日生长速度、相对增重率、饲料系数及成活率，还是抗病力方面均有显著的提高。此外，抗菌肽能有效杀灭霉腐微生物，在机体内还可以被蛋白酶降解，双重安全的保证使得抗菌肽还可以在饲料工业中作为饲料防腐剂使用。 由于抗菌肽代替抗生素作为饲料添加剂的研究最近几年才发展起来，虽然取得了一些进展，但还处于探索阶段，距离形成成熟的技术、大规模地应用到动物生产中还有很多问题需要解决：①抗菌肽的种类很多，哪些种类作为饲料添加剂效果较好而且又比较经济；不同种类的抗菌肽之间是否有相互作用，有待于进一步研究； ②抗菌肽在动物体内含量少，天然资源缺乏；化学合成的生产成本昂贵，目前还无法投入大规模的生产；用基因工程的方法大规模地生产抗菌肽，或者通过日粮因素调控抗菌肽基因的表达还需进一步研究；③抗菌肽在体内容易被蛋白酶水解，需要用脂质包被或对其进行化学

生物抗菌肽研究进展及应用前景

?综述?生物抗菌肽研究进展及应用前景 周义文综述　尹一兵　涂植光审校 【摘要】　生物抗菌肽(antibacterial peptides)广泛存在于昆虫、植物、动物及人体内,有非特异性抗 细菌、真菌、病毒和肿瘤细胞的作用,又称为肽抗生素(peptide antibiotics)。抗菌肽是通过其两亲性正 电荷与细菌细胞膜磷脂分子负电荷的静电吸引而结合在细菌膜上,疏水端插入细胞膜中,最终通过膜 内分子间的位移而聚集在一起形成离子通道,使细菌失去膜电势,不能维持正常渗透压而死亡。抗菌 肽杀菌力强,抗菌谱广,不良反应少,将会给临床医学、临床药学、食品防腐、动植物转基因等领域带来 广阔的开发应用前景。 【关键词】　生物抗菌,肽;　抗菌机制;　分子结构 自从青霉素被发现以来,人们对病原菌引起的感染性疾病不再束手无策,特别是β2内酰胺类抗生素的发现,对病原菌感染性疾病的治疗产生了革命性飞跃,抗生素已成为临床治疗病原菌感染的强有力武器。但是,随着抗菌药物的广泛应用和滥用,耐药菌株不断增加,使抗感染治疗陷入耐药菌危机之中。为了应对耐药菌感染,人们一方面对传统抗生素进行结构改造降低细菌的耐药性,另一方面正在不断研究和开发新型抗菌药物。近年来出现的抗菌肽(antibacte2 rial peptides)就是一类具有巨大发展潜力的新型抗菌药物,它是宿主产生的一类抵抗外界病原体感染的小分子阳离子肽[1,2] ,广泛存在于昆虫、植物、动物及人体内,除有非特异性抗细菌、真菌、病毒等病原体作用外[3,4],还有抗肿瘤细胞作用,因此又称为肽抗生素(peptide antibiotics)。抗菌肽抗菌谱广,对多重耐药菌、肿瘤细胞、艾滋病毒有杀伤作用,甚至还可能有抗重症急性呼吸综合征(severe acute kespiratory syn2 drome,SARS)病毒的作用。因此有着广阔的开发应用前景,是目前国际学术研究的活跃领域之一。 抗菌肽的分类及功能特征 抗菌肽最早由瑞典科学家Boman等从惜古比天蚕(hyatophora cecropia)蛹中诱导分离出来,被称为天蚕素(cecropin)。随着人们研究的深入,又陆续发现cecropin A、B、C、D等亚型,并相继在其他昆虫、哺乳动物、两栖动物以及植物中分离到了cecropin类似物。抗菌肽的结构与功能密切相关,来自不同物种的抗菌肽分子结构有一定的差别,因此生物学功能及活性也有一定的差异。其分子构型不论是α2螺旋或是β2折叠,都有一个共同的特性就是都具有两亲性。按分子结构及功能特征可将其分为4类。 11α2螺旋结构类:此类抗菌肽分子量约4kD,不含半胱氨酸,不形成分子内二硫键,N2末端区域富含亲水性碱性氨基酸残基,如赖氨酸和精氨酸,所带正电荷有利于与细菌膜上的酸性磷脂头负电荷作用而吸附到细菌膜上;C末端含较多的疏水性氨基酸残基,疏水性的尾部有利于抗菌肽插入细菌膜的双层脂质膜中。分子的两端各形成一个两亲性α2螺旋,两个α2螺旋之间有甘氨酸和脯氨酸形成的铰链区,这种α螺旋是破坏、裂解细菌的主要结构,当抗菌肽结合到细菌细胞膜上时,α螺旋相互聚集使细胞膜形成孔洞,细胞质外溢而致细菌死亡。若减少抗菌肽的α螺旋,其破坏细胞膜的能力降低,用圆二色谱法研究抗菌肽的高级结构发现,cecropin A的第1～11位氨基酸残基有很强的形成α螺旋倾向。抗菌肽在磷酸盐缓冲液中呈自由卷曲的构象,加入六氟丙醇降低溶液的极性以模拟细胞膜的疏水环境时,抗菌肽的α螺旋数量明显增多,这说明抗菌肽只是在结合或接近细胞膜时才形成发挥功能的高级结构。 天蚕素是α2螺旋结构,广泛存在于昆虫体内,如家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇、伊蚊等,目前已从昆虫体内发现20多种cecropin类似物,如从果蝇分离出的an2 dropin,从麻蝇分离出的sarcotoxinⅠ和Ⅱ等,还有从猪小肠、双卷螺等分离出的cecropin的报道。cecropin 对革兰阴性菌、革兰阳性菌、真菌均具有杀伤力[5]。爪蟾抗菌肽(magainins)也是一类具有两亲性α2螺旋的抗菌肽,存在于蛙的皮肤和胃中。 21伸展性螺旋结构类:该类抗菌肽不含半胱氨酸,但富含脯氨酸和/或精氨酸或色氨酸等,由15～34个氨基酸残基组成,在两性分子内部形成分子内的α螺旋。如从蜜蜂体内分离到的apidaecins中脯氨酸和精氨酸的含量分别高达33%和17%。从果蝇分离到的dorsocin在分子结构上与apidaecins具有一定的相似性。昆虫防御素首先从肉蝇(phormia terranovae)中分离得到,当时认为与哺乳动物的防御素具有高度同源性而命名为昆虫防御素(insect defensin)。但研究 作者单位:400016重庆医科大学检验医学系