脂肽抗生素的研究概况 ()
达托霉素的作用机制和药物来源的研究进展
达托霉素的作用机制和药物来源的研究进展洪娟;刘佳佳【摘要】Daptomycin was a novel lipopeptide antibiotic used in the treatment of certain infections caused by multi - resistant organisms which were Gram - positive. The mechanism of actions of daptomycin and its drug source were summe- rized, and the virous synthesis methods of daptomycin, such as precursor induce, biosynthesis, solid and two methods for its analogues -solid synthesis and chemical enzyme synthesis were reviewed and compared synthesis%达托霉素是一种环脂肽类抗生素，对耐药性革兰氏阳性细菌具有强大杀灭作用。
本文详细介绍了达托霉素的作用机制，总结了其药物来源，分别对达托霉素的各种合成方法——前体诱导法、生物合成、固液相合成法及其类似物的全固相合成法和化学酶法进行了概述和比较。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)009【总页数】3页(P28-30)【关键词】达托霉素;抗生素;耐药性【作者】洪娟;刘佳佳【作者单位】中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】R978.1近年来,由于抗生素的滥用,细菌的耐药性日趋强大.临床上出现的耐甲西林金黄葡萄球菌(MRSA),耐万古霉素的肠球菌(VRE),糖肽类敏感的金葡菌(GISA)等是目前医院中传播率和致死率很高的病原体[1].其中的MRSA的强毒性、多重及高度耐药性、传播快等特征,一旦发生感染,病情就难以控制,某些发达国家已将其与烈性传染病对等[2].达托霉素是由美国Lilly公司最初研究,Cubist制药公司开发的一种环脂肽类抗生素,对革兰阳性耐药菌有活性且具更好抗菌谱和较低耐药性[3],能成功应对上述耐药菌且良好疗效、制剂简单、毒副作用小.本文对达托霉素的作用机制及其药物来源的研究进展进行了综述.达托霉素分子由连接到一个环状13-氨基酸肽的N-末端色氨酸上的癸酰基侧链构成[4].肽环由氨基酸和非蛋白质源氨基酸(如:Asn,OmAsp,3mGlu等)按照酰胺键或酯键构成肽环或羧酸肽环.环脂肽类抗生素分子结构中既含有亲水性氨基酸,又含有脂链以及疏水性氨基酸,这就决定了其两亲性的生物学特性.达托霉素偏酸性,在中性pH下分子带负电荷,因而具有极好的水溶性.同时,脂链和疏水性基团的存在,使得其有一定的脂溶性,容易与细菌磷脂层反应,因而有良好的抗菌效果[5].达托霉素的具体作用机制现在尚无定论,许多研究人员对其独特的作用机制行了研究.达托霉素为Ca2+浓度依赖型抗生素[6],在缺乏Ca2+时,达托霉素的抗菌活性很小或几乎没有.只有Ca2+浓度为1.25 mmol/L时抗菌活性才达到最大.圆二色谱和核磁共振研究结果显示,达托霉素与Ca2+结合后结构发生改变,增加其分子的两亲性减少带电荷,使其更有利于与细菌磷脂反应.Schriever CA[7]研究认为达托霉素使细胞膜去极化而使细菌细胞死亡:首先,达托霉素与Ca2+结合,而后其亲脂尾部插入细菌细胞质膜中;第二步,达托霉素寡聚化,使其亲脂尾部在细菌细胞膜上起"离子通道"的作用,破坏了细胞膜,使大量胞内离子的外流;第三步,K+的流失使细胞快速除极,破坏离子梯度.缺乏合适的离子梯度,细菌胞内的三磷酸腺苷合成受到阻遏,失去合成DNA、RNA及大分子蛋白质的能力,细胞死亡.Boarctti M[8]的研究表明,达托霉素的作用靶点不是青霉素结合蛋白,而是结合在细菌细胞膜上,通过扰乱细胞膜对氨基酸的转运,从而阻碍细菌细胞壁肽聚糖的磷壁(酸)脂质(LTA)的生物合成,干扰细胞的复制,导致细菌迅速死亡.卜一珊等[9]对经达托霉素处理的金葡菌进行电镜扫描,相片显示,达托霉素可以在细胞没有发生自溶的情况下迅速杀死细胞,这样就避免了因细胞磷壁酸、肽聚糖和DNA的释放而引起的炎症反应.综上,由于达托霉素的作用机制与现已上市的各类抗菌药物都不相同,这意味着达托霉素将不易受到来自其它抗生素所致交叉耐药性的影响.达托霉素的最早获得是在20世纪80年代它是玫瑰孢链霉菌(Streptomyces roseosporus)发酵产生的环十脂肽类物质经化学修饰的产物[3].在玫瑰孢链霉菌发酵过程中加入正癸酸,利用筛选的癸酸抗性突变株流加法发酵以及激光诱导突变株结合链霉素抗性筛选生产达托霉素的方法都将产量提高35%以上.采用广布多点的方法分散添加癸酸,产出的达托霉素为主要成分,并易于纯化.王玮等[3]研究表明,Streptomyces roseosporus的发酵产物通常是一组包含不同长度脂酰侧链的环十脂肽复合物.发酵产物中除了3种主要成分外,还含有许多杂质,如果在玫瑰孢链霉菌发酵时不优化发酵条件,达托霉素的产量很低,分离纯化难度大,采用前体诱导法,可以改善分离效果.达托霉素的生物合成基因是从Streptomyces roseosporus的Tn5099突变体中获得的,Baltz RH等[10]对得到的DNA片断做了分子克隆,部分序列测定以及插入诱变的操作.用10～20 kb长的编码区去干扰可能的糖肽的生物合成基因,从而确定了两个肽合成编码区.达托霉素是一种非核糖体合成的抗菌肽(多肽).合成酶基因每个模板都可识别、激活一个氨基酸残基,并且在必要的时候对其进行修饰,添加到正在合成的肽链上.Miao等[11]研究报道,达托霉素NRPS(non-ribosomal peptide synthetases非核糖体肽合成酶)的组织结构包含了dptA、dptB、dptC、dptD、dptH等部分.dptA内含五个模块(模块1～5),dptB内含三个(模块6～8)以及模块9的催化功能域,dptC内含模块9～11的酰化硫化功能域,dptD内含模块12～13,以及一个硫化功能域.Baltz RH等[10]对环肽基因簇的两个区域cspA和cspB作了DNA序列分析.他们将Hmγ基因插入到cpsA模块,从而得到了玫瑰孢链霉菌双向交叉阳性检测系统.达托霉素基因簇的CpsB模块包括了氨基酸激活,硫酯键的形成和异构化.利用基因手段对达托霉素分子进行生物合成,可以有效的控制多肽链的合成及其结构修饰,从而得到目标分子.基因工程在医学领域的研究和应用有待于更多学者的参与和发掘.徐红岩等[12]根据多年大量多肽合成工作的经验积累,巧妙地设计了达托霉素的固液相合成策略,该方法被证明可快速合成目标分子.另外运用该方法可对这类环肽主骨架进行修饰或改造,根据组合化学的基本原理,快速合成出一系列大量天然环肽的类似物,以期找到结构相对简单而具有达托霉素相似或更强生物活性的化合物,供临床前的筛选.可是,固液相合成方法中采用的液相环合后再剪切的方法使得产物产率和纯度低,无法满足临床需求,且作为单体的犬尿氨酸和3-甲基谷氨酸自然来源稀少,其化学合成又非常困难,因此,要将该合成方法工业化仍需要进一步研究和完善.目前在合成上取得的最大进展是利用化学酶合成法得到了达托霉素类似物.天蓝色链霉菌中钙依赖性抗生素(cDA)生物合成途径中的硫酯环化酶A3(2)(CdaPS3 Te)被用于合成达托霉素类似物(12位Glu代替3 mGlu,2位L-Asn代替D-Asn).由于缺少Glu-12上的β-甲基,且Asn一2为D型,此类似物比达托霉素MIC高7倍.使用这种方法又合成了许多类似物来研究其构效关系.如Trp替换Kyn-13,MIC升高.Asn取代7, 9位的Asp,则完全丧失活性,用其他酸性残基取代3和12位则可保留大部分活性.在内酯环中额入酸性残基则破坏其活性.采用cdaPS3 Te可以建立一个达托霉素类似物的组合库来进一步筛选抗菌活性更好的分子[3].钦传光等[13]发明出一种达托霉素类似物及其全固相合成制备方法,希望通过达托霉素的主骨架设计出一系列结构相对简单的衍生物,以期找到与达托霉素相似或更强生物活性的化合物,供临床筛选.该方法是将第一个侧链带有羧基的Fmoc氨基酸(其α-羧基被选定的基团保护)连接到固相树脂载体上,再继续依次连接七个Fmoc 氨基酸,期间依次脱Fmoc;连接第九个侧链带有羟基(巯基或氨基)并被选择性基团保护的Fmoc氨基酸并脱Fmoc;再继续依次连接后面的三个Fmoc氨基酸并脱Fmoc;连接脂肪酸后,再选择性的脱去第九个氨基酸侧链羟基(巯基或氨基)上的保护基团,然后将其与最后一个Fmoc氨基酸的羧基进行反应,脱Fmoc;再脱去第一个氨基酸α-羧基的保护基团后,直接在固相树脂上进行环合,随后将产物从树脂上剪切下来,经冷乙醚沉淀,收获产品.全固相合成制备方法解决了达托霉素固液相合成法中犬尿氨酸和3-甲基谷氨酸自然来源稀少的弊端,为临床药物筛选提供了更广的来源. 达托霉素作为应用到临床的首个环脂肽类抗生素,鲜有交叉耐药菌的报道,这在医院院内感染严重、高致病耐药菌肆虐的今天,显得尤为重要.自2003年起,达托霉素药物在美国、德国、英国和荷兰陆续上市[14].2010年,中国SFDA也批准阿斯利康公司对克必信(注射用达托霉素)产品在国内免注册临床试验并授予上市许可.但是由于专利保护等原因,玫胞链霉菌不易得,且发酵过程需要精密控制,下游纯化过程对设备级别及技术的要求都很高,目前在国内还未见药厂对达托霉素开始工业化生产.因此,开发扩大达托霉素的药物来源,使国内拥有该药物的自主研发生产能力,有待众多学者的进一步努力.【相关文献】[1] 崔玉彬.处于临床试验研究阶段的抗生素候选药物总览[J].国外医药:抗生素分册,2011,32(2):79-82.[2] 顾觉奋,戴君.新一代抗MRSA抗生素的临床研究进展[J].抗感染药学,2009,6(4):223-228.[3] 王玮,穆青.从天然产物到药物-达托霉素的发展历程[J].国外医药:抗生素分册,2009,3(2):59-62.[4] Baltz RH,Miao V,wrigley SK.Natural products to drug daptomycin and relatedlipopepride antibiotics[J].Nat Prod Rep,2005,22(6):717-741.[5] 史丽娟,石磊.新型抗革兰阳性菌药物---达托霉素[J].中国医药导刊,2008,10(7):1100-1102.[6] 张石革.糖肽和环脂肽抗生素的进展与临床评价[J].中国医院用药评价与分析,2009,9(2):88-89.[7] Schriever CA,Fernandez C,Rodvold KA.Daptomycin:A novel cyclic lipopeptide antimicrobial[J].Clinical Review,2005,62(11):1145-1158.[8] Boaretti M,Canepari P.Purification of daptomycin binding proteins(DBPs)from the membrane of enterococcushirae[J].New Microbiol,2000, 23(3):305-317.[9] 卜一珊,崔蓉.新的抗革兰阳性菌药物---达托霉素[J].中国药师,2005,8(7):594-595.[10] Baltz RH,McHenney MA,Cantwell CA,et al.Applications of transposition mutagenesis in antibiotic producing streptomycetes[J].Kluwer Academic Publishers,1997,71(1-2):179-187.[11] Miao V,Coëffet-LeGal MF,Brian P,et al.Daptomycin biosynthesis in Streptomyces roseosporus:cloning and analysis of the gene cluster and revision of peptide stereochemistry[J].Microbiology,2005,151(5): 1507-1523.[12] 徐红岩,陆婷婷.一种达托霉素的合成方法:CN,101235080A[P]. 2008-08-06.[13]钦传光,任锦,牛卫宁,等.达托霉素类似物及其全固相合成制备方法:CN,101696235A[P].2010-04-21.[14] 韩培,陈继业,王岩,等.达托霉素生物合成研究进展及临床研究[J].中国医药工业杂志,2011,42(6):466-471.。
抗菌肽的研究与应用
抗菌肽的研究与应用江西农业大学动物科学技术学院郑加兰摘要：抗菌肽是生物体先天性免疫系统的重要组成部分，是一类具有光谱抗菌活性的小肽类物质。
大量研究表明，除了抗菌作用外，抗菌肽还有抗真菌、病毒及癌细胞的作用。
本文对抗菌肽的来源、分类、结构、特点及作用机理等方面进行了总结，并阐述了目前抗菌肽的研究及应用。
关键词：抗菌肽；作用机制；应用中图分类号：S816.75文献标识码：A文章编号：1008-6137（2010）01-0014-08抗生素的发现与应用曾经对人类的生产与生活产生了巨大的影响。
抗生素不但具有显著的防病、治病、保健和促生长的功效，而且它作为药物饲料添加剂应用于养殖业，显著降低畜禽生产成本。
但是，长期、广泛、不加选择地使用抗生素药物与抗生素饲料而引发的药物残留、细菌耐药性增强、畜禽自身免疫力下降等一系列副作用，给细菌性疾病的控制和治疗带来了极大的麻烦和困难，同时也给人类的健康带来潜在的威胁。
随着人类环保意识的增强，国内外各项限制甚至禁止抗生素使用的法规相继出台，因此努力开发一种全新的抗菌药物成为当今一项新的课题。
抗菌肽（Antibacterial Peptides,ABPs），又称抗微生物肽(Antimicrobial Peptides,AMPs)，广义上是指广泛存在于生物体内具有抵御外界微生物侵害，清除体内突变细胞的一类小分子多肽，是生物先天免疫防卫系统的一个重要组成部分，称之为“第二防御体系”和“第二免疫体系”。
抗菌肽广泛存在于植物、细菌、无脊椎动物及脊椎动物体内,不仅具有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病毒及癌细胞也有一定作用。
此外，还具有稳定、水溶性好、抗菌机理独特、对高等动物正常细胞无害等特点，从而显示了其在医学和农业上潜在的研究和应用价值。
1抗菌肽简介1.1抗菌肽的来源关于抗菌肽最早的来源有很多种说法，主要有以下几种：①来自植物的硫素(thionin),最初的试验表明它在体外能抑制细菌及真菌的生长, 1972年第1次证实了硫素可以杀死多种病原菌,并对植物具有保护功能[1]；②1965年从蜜蜂毒液中分离得到[2]；③1975年Steiner等首次从蚕蛹中诱导分离出抗菌肽天蚕素(Cecropin)[3],此后许多抗菌肽相继被分离纯化；④1972年,瑞典科学家Boman等在果蝇中发现抗菌肽及其免疫功能,随后又从惜古比天蚕蛹诱导分离并命名为cecropin。
枯草芽孢杆菌概况
枯草芽孢杆菌研究概况国内外关于枯草芽孢杆菌的研究与应用已有100多年的历史，早期大部分工作集中在形态观察、分类鉴定、生理机制、功能发掘及防治等方面。
近年来，对枯草芽孢杆菌的研究渐进到遗传学与分子生物学领域，研究内容体现在特定功能基因的寻找并克隆到需要的物种中或者通过诱变、基因工程等手段对枯草芽孢杆菌生产菌进行遗传改造等。
2.1国外研究概况1945年Johnson等报道，枯草芽孢杆菌具有防治植物病害的作用。
此后，用枯草芽孢杆菌制备生防制剂防治植物病害的研究成为国内外研究的热点。
1980年Papavizas G C报道，枯草芽孢杆菌可以防治水稻等作物的多种土传真菌病害。
1992年Hwang等报道，用枯草芽孢杆菌可以防治豌豆的Rhizoctoni根腐病。
20世纪90年代后，国外已有多种枯草芽孢杆菌制剂投放市场。
美国Agraquest公司用枯草芽孢杆菌(B.subtilis)QST 713菌株和QST 2808菌株分别开发出活菌杀菌剂Serenade TM和Souata AS，已在美国登记使用，叶面施用可防治蔬菜、樱桃、葡萄、葫芦和胡桃的白粉病、霜霉病、疫病、灰霉病等细菌和真菌病害。
GBO3(商品名为Kodiak)和MBI 600(商品名为Subtilex)分别由美国Gustafson公司和Microbio Ltd公司开发，根部施用或拌种可防治镰刀菌(Fusarium spp.)、曲霉属(Aspergillus spp.)、链格孢属(Alternaria spp.)和丝核菌属(Rhizoctonia spp.)引起的豆类、麦类、棉花和花生根部病害。
2001年Gustafson将解淀粉枯草芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌混合制成混合生防药剂，称为BioYield。
解淀粉枯草芽孢杆菌变种(B.subtilis var.amyloliquefaciens FZB24)作为植物促长剂被Taensa公司商品化生产，商品名Taegro TM。
达托霉素
达托霉素
达托霉素是由Lilly（礼来）公司最初研究,在2012年湖北威德利化学科技有限公司通过高新技术仿制环脂肽类抗生素--达托霉素（Daptomycin）,达托霉素是继万古霉素之后第二代糖肽类抗生素药，湖北威德利化学科技有限公司通过链霉菌发酵液中提取得到，具有不同的化学结构，而且其作用与其他抗生素不同，是万古霉素有效的替代者。
基本信息：
[产品名称]：达托霉素
[中文同义名]：达妥霉素
[英文名]：Daptomycin
[CAS No]：103060-53-3
[分子量]：1620.67
[分子式]：C72H101N17O26
[质量标准]：企业出口标准
[包装规格]：100克/袋，1KG/铝听。
[质量标准]：含量≥93.0%
产品优势：我司研发达托霉素的外观是黄.色或者淡黄.色精细无定形粉末，在达托霉素HPLC 和达托霉素IR以及达托霉素UV均符合国外药典注册标准规定，达托霉素比旋度是+17°到+28°，达托霉素酸碱度PH呈偏酸性，在3到5之间，我司的达托霉素原料产品质量高于国外注册标准，如炽灼残渣国外标准规定是≤4%，而我司可以达到≤2%以下。
含量更是高于规定的93%以上，达到98%以上。
更详细的其他指标信息可以向我司销售经理索要详细质检报告。
储存建议：湖北威德利化学科技有限公司建议达托霉素于密闭容器储存，温度在-20℃到5℃之间，如需运输，请保持温度为2℃到8℃。
新型脂糖肽类抗生素：特拉万星
肽 酶 相互 作用 ， 而干扰 肽 聚糖交 联 和 聚合 ， 从 抑制 细 菌 细胞 壁 合成 。另 一 方 面 ， 品还 可 以直 接 作用 于 本
一
、
作 用机 制
特拉 万 星 具 有 双重 抗 菌 作 用 机制 ， 方 面通 过 一 与包 含肽 Ｄ Ａｌ— － ａ的 残 基 聚 糖 前 体 （ 质 Ⅱ和 － ａＤ Ａｌ 脂
未 交 联 的多聚 糖链 ） 结合 ， 阻碍底 物 与转糖 苷 酶和 转
能损 害 时 ， 物累 积 增加 以及 羟 丙 基一一 糊 精 潜 在 药 Ｂ环 累积增 加 ］ 。与健 康 受 试 者 比较 ，中、 度 肾 功能 重 减 退 的受试 者使 用 本 品单 剂 （ ． ／ ｇ 静 脉滴 注 ７ ５ｍｇ ｋ ，
中国感染与化疗杂志 ２ １ ０ ２年 ３月 ２ ０日第 １ ２卷第 ２期 Ｃ ｉ ＪＩ ｆｃ Ｃ ｅ ｔｅ，Ｍａ．２ １ Ｖｏ．１ ，Ｎｏ ｈｎ ｎｅｔ ｈｍｏｈ ｒ ｒ ０ ２， １ ２ ．２
１ ５３
・
综 述 ・
新 型脂 糖 肽 类 抗 生 素 ： 拉 万 星 特
陈春辉 ， 李光 辉
用 。本 品单剂 （ ０ｍｇ ｋ ） １ ／ ｇ 和多剂 ６ ｎ静 脉输 注 ０ ｍｉ （ 日 １ ／ ｇ 后 平均 药 动学参 数见 表 １ ３ 每 ０ ｍｇ ｋ ） ［。 ５ 本 品给药 量 的 约 ２ ３以 原 形 经 肾脏 排 泄 ， 功 ／ 肾
微生物源抗菌肽研究概况
A Review of Antibacterial Peptides Produced by Microorganism
Chen Chen
（ Shaanxi Key Laboratory of Resource Biology，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000）
杆菌肽有许多异构体，分别为杆菌肽 A、A1 、B、 C、D、E、F1 、F2 、F3 和 G，杆菌肽的结构示意图如图 3， 杆菌肽 A 的结构是由 12 个氨基酸组成含有噻唑环 的多肽复合体 ［13］。它 在 酸 性 到 中 性 的 溶 液 中 很 稳 定，然 而 在 pH ＞ 9 的 溶 液 中 时 室 温 下 就 会 很 快 降解。
杆菌肽（ bacitracin） 又叫枯草菌肽，是由地衣芽 孢杆菌（ Bacillus lichnifarimis） 和枯草芽孢杆菌（ Bacillus subtilis） 产 生 的 一 种 短 肽 类 的 新 型 广 谱 抗 生 素，它对许多 G + 和 G － 细菌都有较强的抑菌效果， 如肺 炎 双 球 菌 （ Dneumococcus ） 、S． aureus、链 球 菌 （ Streptococcus） 、淋 球 菌 （ n． gonorrhoeae） 、脑 膜 炎 双 球菌（ meningococcus） 及螺旋体（ Spirochaeta） 。 ［11，12］
Abstract： Antibacterial peptides，a cluster of small peptides secreted by the majority of creatures，have been demonstrated with activity against a wide range of micria，protozoa，yeast，fungi，viruses and even tumor cells． These active polypeptides have characteristics of small molecular mass，high efficacy，stability，particular antibacterial mechanism and little drug resistance． This review outlines some antibacterial peptides of microorganism，especially antibacterial peptides of bacteria，their structure，various functions and mechanisms of bactericidal activity，and also their use in treatment of some infectious diseases．
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。
抗生素的发展
抗生素的发展抗生素是一类能够抑制或杀死细菌的药物，对于治疗细菌感染疾病起到了至关重要的作用。
随着医学技术的不断发展，抗生素的种类和效果也在不断提升。
本文将从抗生素的发展历程、作用机制、分类、使用注意事项和未来发展方向等方面进行详细介绍。
一、抗生素的发展历程1.1 20世纪初：亚历山大·弗莱明发现了第一个抗生素——青霉素。
1.2 20世纪50年代：抗生素的研究和生产进入高潮期，陆续发现了许多新型抗生素。
1.3 20世纪末至今：抗生素的研究重点逐渐转向对多重耐药菌的研究。
二、抗生素的作用机制2.1 抗生素通过抑制细菌的生长或杀死细菌来治疗感染疾病。
2.2 抗生素可以通过不同的作用机制来发挥作用，如破坏细菌细胞壁、影响蛋白质合成等。
2.3 细菌对抗生素的敏感性取决于细菌的种类和抗生素的类型。
三、抗生素的分类3.1 根据作用范围可分为广谱抗生素和狭谱抗生素。
3.2 根据化学结构可分为β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类等。
3.3 根据来源可分为天然抗生素和合成抗生素。
四、抗生素的使用注意事项4.1 使用抗生素应遵医嘱，按照规定剂量和疗程使用。
4.2 不可滥用抗生素，以免导致细菌耐药性的增加。
4.3 在使用抗生素期间应密切观察患者的症状，如出现不良反应应及时就医。
五、抗生素的未来发展方向5.1 针对多重耐药菌的研究将成为抗生素研究的重点。
5.2 发展新型抗生素，提高抗生素的效果和减少副作用。
5.3 探索抗生素与其他治疗手段的联合应用，提高治疗效果。
总结：抗生素的发展历程丰富多彩，作用机制复杂多样，分类繁多，使用注意事项要谨慎，未来发展方向充满希望。
随着科技的不断进步，相信抗生素在医学领域中的作用将会更加重要和广泛。
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6脂肽抗生素的研究概况脂肽（Lipopeptide）又名脂酰肽（Acylpeptide），是一类重要的抗菌肽，主要来源于一些由细菌、酵母菌、真菌分泌的代谢产物，其种类繁多、结构复杂，是一类由脂肪链和肽链组成的具有两亲结构的微生物次级代谢产物（Kosaric，1987）。
脂肽一般来源于植物、动物和微生物，但大多数脂肽来源于微生物，而其中又以来源于细菌的脂肽居多。
在细菌中，脂肽一般是革兰氏阳性芽孢杆菌产生的代谢产物。
1968年，Arima等首次从枯草芽孢杆菌株发现脂肽类表面活性剂，呈晶状，商品名为表面活性素（surfactin）（Arima，1968）。
目前发现的抗菌脂肽主要有表面活性素（surfactin）、芬荠素（Fengycin）、伊枯草菌素（iturin）、和杆菌霉素（Bacillomycin），抗霉枯草菌素（mycosubtilin）、制磷脂菌素（plipstatin）等。
脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪烃链两部分组成，脂肽分子中多个氨基酸组成的肽链形成亲水基，脂肪烃链形成亲油基。
由于其特殊的化学组成和两亲型分子结构，脂肽除了具有抗菌活性之外还具有生物表面活性剂的特性（Stein，2005）。
脂肽在环境治理，医药、微生物采油等领域有重要的应用前景（Jitemdra，1997；Banat，2003）。
6.1 脂肽抗生素的种类及结构特性芽孢杆菌产生的抗菌脂脂肽的分子结构由脂肪酸链和肽链两部分组成，分子中的多个氨基酸组成的肽链形成亲水基，β-羟基或者氨基脂肪酸的烃链形成亲油基，即是具两亲性的生物表面活性剂。
其中亲水的氨基酸通过肽键相互连接，再与脂肪烃链上的羧基和β-羟基或者氨基结合形成环状，因此，抗菌脂肽一般是以内脂或者酰胺键结合而成的环脂肽（刘向阳，2005；吕应年，2005；Wang，2004）。
芽孢杆菌脂肽抗生素主要包括表面活性素（Surfactin），伊枯草菌素（Iturin），芬荠素（Fengycin）三大类。
6.1.1 表面活性素（Surfactin）Surfactin类群的脂肪酸的碳链长度在13~16个，具有LLDLLDL的手性七肽通过一内酯键与脂肪酸链碳原子的β-羟基基相连，其在水溶液中分子成“马鞍状”构像，该家族成员包括枯草芽孢杆菌产生的表面活性素（Surfactin），地衣芽孢杆菌产生的地衣芽孢杆菌素（Llichenyishin），短小芽孢杆菌的表面活性剂（Pumilacidin）、埃斯波素（Esperin），其中Liehenyishin、Pumilacidin、Esperin主要应用于工业和环境治理（Meiji et al.，1969.；Yakimo et al.，1995；Naruse et al.，1990）。
而Surfactin是一种脂肽类抗菌物质，它是由β-羟基脂肪酸和7个氨基酸残基的小肽组成，肽链的第7位氨基酸上的羧基和脂肪酸的β-羟基缩合形成环状结构（如图1-1）。
Surfactin主要存在两种类型，即7位上的氨基酸是Leu和Val。
肽链中典型的氨基酸组成顺序为(L-)Glu-(L-)Leu-(D-)Leu-(L-)Val-(L-)Asp-(D-)Leu-(L-)Leu（Kowall et al.，1998；杨世忠等，2004）。
但是由于其2位（Leu/Ile/Val）、4位（Val/Leu/Ile/Ala）、7位（Leu/Val/Ile）氨基酸的不同及脂肪酸链长短（C13~C15）的不同其类似物也较多（刘向阳等，2005）。
1991年Baumgart用二维H-NMR证明Bacillus subtilis ATCC21332和Bacillus subtilis OKB105培养液中提取的Surfactin具有三种结构类似物（Baumgart et al.，1991），分别命名为Surfactin A、Surfactin B、Surfactin C、其中surfaetin A是主要成分，它的环状肽链上第七个氨基酸为Leu，Surfactin B的七位氨基酸为Val，Surfactin C的七位氨基酸为Ile。
1992年Oka等采用优化后的高效液相色谱（HPLC），首次对枯草芽孢杆菌产生的六种表面活性素分离成功，并发现了两种具有不同脂肪酸取代物的新表面活性素。
1995年俄罗斯科学家研究从发酵液中得到5个Surfactin的结构类似物，通过质谱技术、化学修饰和二维核磁共振技术确定了它们的结构。
随后的研究更精确地测定了十余种Surfactin的同系物（Kowall et al.，1998），如表1-1 （Vater et al.，2002）。
Surfactin表现出抗病毒、抗肿瘤和支原体以及一定程度的抗细菌活性，它本身并不具备抗真菌活性，但可增强其它脂肽特别是伊枯草菌素的抗真菌活性（Kim et al.，2004）。
图1-1 Surfactin的结构示意图Fig.1-1 Structure of surfactin表l-1 surfactin同系物的种类Table1-1 Sorts of surfactin isoforms6.1.2 芬荠素（Fengycin）Fengycins类群包括芬荠素（Fengycin）和制磷脂素（plipastatinAl、A2、B1、B2）脂肪酸链碳链长度一般在14~18个，8个氨基酸成环，线状部分包括2个氨基酸和脂肪酸链（Nongnuch et al.，1986）。
肽链中氨基酸组成顺序为(L-) Glu- (D-) Orn- (L-) Tyr- (D-)Thr-(L-)Glu-(D-)Ala （Val)-(L-)pro-(L-)Gln-(D-)Tyr-(L-)Ile，肽链的第10位Ile上的羧基和第3位的Tyr上羟基缩合形成环状结构（Vanittanakom et al.，1986；Ongena，2005；Sehneider，1999），如图1-2。
Fengycin能够抑制丝状真菌生长，对酵母和细菌无作用（Vanittanakom et al.，1986）。
它和Surfactin一样有许多同系物，往往同时共存于发酵液中。
它们被分成Fengycin A和Fengycin B两种类型，当肽链的6位上是Ala时，属于fengyein A；而当肽链的6位上是Val时，属于FengyeinB（Wang J，2004；Steller S，1999；Deleu，2005）。
2008年Das还发现了苏云金芽孢杆菌cMB26（B.thuringiensis CMB26）产生的结构类似于Fengycin的脂肽抗生素（Kim et al.，2004）。
常见的fengycin同系物如表1-2（Stinson，2003；高学文，2003）。
图1-2 Fengycin A的结构示意图Fig.1-2 Structure of Fengycin A表l-2 Fengycin同系物的种类Table1-2 Sorts of fengycin isoforms6.1.3 伊枯草菌素（Iturin）Iturin家族包括伊枯草菌素（Iturin）A、B，杆菌抗霉素（Bacillomycin）D、F、L，抗霉枯草菌素（Mycosubtilin）以及杆菌肽素（Bacillopeptin）A、B、C（陈华等，2008；Franeoise et al.，1984；Aicha et al.，1982；Yoshio et al.，1995），其脂肪酸链碳链长度一般在14~17个，具有LDDLLDL手性7个强极性氨基酸短肽的N端氨基通过形成肽键脂肪酸链羧基相连（图1-3）。
其中最有代表性的Iturin A是由一个含有C14~C17的β-氨基脂肪酸和7个氨基酸残基的环状结构组成，7位上的Ser的羧基基和β-氨基脂肪酸的氨基缩合形成环状结构（Hiradate et al.，2002；Besson et al.，1978）。
伊枯草菌素具有较强的抗真菌活性（Besson et al.，1978），也有部分抑制细菌的作用。
Iturin的种类及其分子量见表l-3。
Iturin能强烈抑制植物病原真菌还有部分细菌甚至还有杀虫作用。
图1-3 Iturin的结构示意图Fig.1-3 Structure of Iturin表l-3 Iturin同系物的种类Table1-3 Sorts of Iturin isoforms6.2 脂肽抗生素的合成机理Lipmann在20世纪70年代首次开展了对肽生物合成的非核糖体机制分析，随后越来越多抗菌脂肽合成的相关基因被克隆、分析，结合全基因组测序的开展，获得了大量脂肽抗生素合成和调控的遗传信息（chen et al.，2009）。
总之，芽孢杆菌的脂肽类抗生素的合成受一个由合成基因、调控基因共同组成大的基因簇控制，这些基因簇含有一个或多个转录单元，并且他们的表达是协同调控的，相似主链结构的脂肽抗生素产物是由相似的合成基因合成的。
酶的活性或者存在于一个大的功能蛋白的不同结构域中，或者组织于一个多酶复合体中，脂肽抗生素的合成相关基因见表1-4。
与核糖体合成的蛋白不同，非核糖体合成的脂肽抗生素的生物合成不以mRNA作为模板，也不需要携带工具tRNA，而是由多个肽合成酶组成的巨大复合物NRPS（non-ribosomal peptide synthetases），通过一种称为“多载体硫模板机制（Multiple Carrier Thiotemplate Mechani-sm）”的方式来合成的（Mohamed，1997；Saseha et al.，2001）。
NRPS是目前已知分子量最大的酶，它的运作是不依赖于核酸模板的非核糖体机制，它们在一种模板的指导下，能够识别特定的氨基酸并将其直接连接形成多肽链。
每个肽合成酶都有一个或几个模块（module），每个模块都是一个独立的功能单元，大约由1000个氨基酸残基组成，负责将特定的氨基酸掺入肽链中。
肽合成酶的模块排列顺序决定了产物中氨基酸的排列顺序，因此肽合成酶既是肽链合成的催化剂，也是肽链合成的模板。
每一块模板负责一个反应循环，主要包括识别选择性底物并将其活化为相应的腺苷酸化合物，固定共价中间物和形成肽键。
每一块模板在结构上又可以分为3个结构域：腺苷酸化结构域A、疏基化结构域T和缩合结构域C。
腺苷酸化结构A域负责识别特定底物并通过ATP对底物进行活化；疏基化结构域T也被称为肽酰基载体蛋白（PCP），它负责固定反应中间物硫酯；缩合结构域C 可以催化第一个模块的氨基酸脱离其载体，进而与第二个模块上的氨基酸形成肽键，如此新合成的肽链便向前移动了一个模块，不断延伸直到形成脂肽化合物。
芽孢杆菌以不同的模块为模板，结构域有机结合发挥作用，形成多种多样的非核糖体肽。