抗菌肽的研究进展
生物抗菌肽的作用机制与研究进展
２ 作 用 机 制
已知抗 菌 肽 对许 多
养殖技术顾 问 ２ １． １ ０ １１
性
可渗透到外部 ， 细胞膜崩解而导致细胞死亡。②地毯 模型。与前种机制相 比，抗菌肽并不插人细胞膜 内
研 究 与 综 述
部， 同样 在 电荷 作 用 下 ， 菌 肽 在 膜 的表 面 展 开 ， 抗 平 行 排列 在 细 胞 膜表 面 ；在 疏水 作 用 和分 子 张 力 作用 下 改变 细胞 膜 的表 面 张 力 ，从 而 在 细胞 膜 上 出 现暂 存 在很 大 差异 。革 兰 氏阴性 菌 的细 胞 膜外 侧 面 含有
抗菌肽是在诱导 的条件下 ，动物免疫防御 系统 产生的对抗外源性病原体致病作用的防御性肽类活 性物质 ， 是动物免疫防御系统的重要组成部分。抗菌 肽具有抗 细菌 、 真菌 强、 抗菌 谱广 、 种类多 、 可供选 择范围广 、 靶菌株不易产生抗
２４ 作 用模 型 ．
最 新 的研 究表 明 ， 作用 机 理 主 要 有 ４种 模 型 ： 其
①桶板模型。首先 ， 由于抗菌肽带正电荷 ， 与细胞膜
负电荷相互吸引而结合在细胞膜表面 ； 然后 ， 单体 的 抗菌肽分子形成多聚体 ，其疏水基 团插到磷脂双分 子层 ， 以与膜表面垂直的方式排列 ， 形成横跨细胞膜 的离 子通 道 ， 已经 证 明 ， ｗｉｉｉ一１中 １～ ３号氨 基 ｆ ｌ ｄｎ ｏ ｃ ６２ 酸残基和其与脂多糖 的结合有重要关 系。离子通道
泛使用所导致的细菌抗药性 和药物残 留问题 ，已经
日益 严 重地 威 胁 着人 们 的健 康 ，寻找 新 型 的抗 生 素 是 解 决 该 问题 的 有效 途 径 。抗 菌肽 具 有 广 泛 的抗 病 原 微 生 物作 用 ， 且具有 不 易 产 生耐 药性 的特点 ， 非 是
草本植物抗菌肽开发及应用研究新进展
草本植物抗菌肽开发及应用研究新进展草本植物拥有众多的药用植物资源，其中一部分植物含有具有抗菌活性的肽分子。
这些肽分子被称为草本植物抗菌肽，具有广谱的抗菌活性，对抗细菌、真菌和病毒等病原体十分有效，且不易引发抗药性。
因此，草本植物抗菌肽在医药和养殖领域具有巨大的潜力。
近年来，科学家们对草本植物抗菌肽的开发与应用进行了一系列的研究，取得了一些新的进展。
首先，对草本植物抗菌肽的发现与开发取得了重要的突破。
传统的草本植物抗菌肽的发现通常是通过草本植物的提取物进行筛选，然而，由于植物中抗菌肽的含量较低，使得其检测和鉴定变得困难。
幸运的是，近年来，先进的分离和鉴定技术的出现使得草本植物抗菌肽的发现与开发变得更加容易。
研究人员运用蛋白质组学和基因工程等技术手段，成功地鉴定和合成了许多具有较强抗菌活性的草本植物抗菌肽，如科学家们从天然植物草木皮中分离并鉴定出一种新型具有广谱抗菌活性的抗菌肽，命名为树皮抗菌肽(SAP)。
这些新发现的草本植物抗菌肽为抗菌药物的研发提供了新的思路和材料基础。
其次，草本植物抗菌肽在医药和养殖领域的应用呈现出广阔的前景。
草本植物抗菌肽不仅在医学领域有广泛的应用，如治疗细菌感染、抗癌和免疫调节等，还在畜牧养殖领域具有重要的作用，可用于预防和治疗畜禽的常见疾病。
草本植物抗菌肽以其广谱抗菌活性、低毒性和不易产生抗药性等特点，成为替代抗生素的潜在候选药物。
此外，许多研究表明，草本植物抗菌肽具有促进创伤愈合和抑制肿瘤生长等重要生理功能。
因此，草本植物抗菌肽在医药和养殖领域的应用前景非常广泛。
此外，草本植物抗菌肽的作用机制也得到了进一步的阐明。
草本植物抗菌肽通过多种方式发挥其抗菌活性。
例如，它们可以破坏细菌细胞膜使其释放细胞内容物，从而导致细菌死亡。
此外，草本植物抗菌肽还能通过抑制细菌的DNA、RNA和蛋白质合成等方式来杀死细菌。
重要的是，草本植物抗菌肽还具有一定的免疫调节作用，可以促进机体的免疫应答，强化身体对病原体的抵抗力。
新型抗菌肽的发现与开发
新型抗菌肽的发现与开发概述随着抗生素的过度使用和微生物对抗生素的逐渐耐药，寻找新型的抗菌剂已成为当今世界面临的重要问题之一。
新型抗菌肽作为一种具有广谱抗菌活性和低毒副作用的潜在候选药物，引起了人们的广泛关注。
本课题报告将重点关注，分析其现状、存在的问题，并提出相关的对策建议。
一、现状分析1. 新型抗菌肽的定义新型抗菌肽通常指具有抗菌活性的短肽，它们可以通过直接靶向病原体的细胞壁、细胞膜或细胞内部结构，发挥抗菌作用。
这些肽通常由天然源或通过合成获得，具有诸如高度选择性、低毒性和对多种耐药菌株的抗菌活性等特点。
2. 新型抗菌肽的发现方法目前，寻找新型抗菌肽的主要方法包括两种途径，一种是通过天然源筛选，例如从动植物、微生物中寻找具有抗菌活性的肽，并对其进行结构与功能研究；另一种是通过人工合成和分子改造，设计、合成具有抗菌活性的肽。
3. 新型抗菌肽的研发进展在新型抗菌肽的研发中，许多肽已经被发现具有良好的抗菌活性，如bactenecin、defensins和lantibiotics等。
它们在临床和农业领域中已经得到广泛应用，并取得了一定的疗效。
二、存在的问题1. 抗菌肽的抗菌活性和选择性问题新型抗菌肽的抗菌活性通常与病原体的细胞膜结构和电荷密切相关。
然而，某些抗菌肽在不同细菌株间表现出不同的活性，且易产生耐药性。
提高抗菌肽的选择性和抗菌活性是当前研究的热点和难点。
2. 抗菌肽的毒副作用问题抗菌肽具有广谱杀菌作用，但其毒副作用也不可忽视。
一些抗菌肽可能会对宿主细胞产生负面影响，如导致细胞毒性、炎症反应等。
寻找能提高抗菌活性而降低毒副作用的新型抗菌肽是当前研究的重要任务。
3. 抗菌肽的稳定性和合成成本问题抗菌肽具有低分子量和易降解的特点，这使得其在体内的稳定性较差，难以实现长时间持续释放。
一些抗菌肽的合成成本较高，限制了其在临床上的应用。
三、对策建议1. 研究新型抗菌肽的作用机制和结构活性关系通过深入研究新型抗菌肽与病原体细胞膜的相互作用机制和结构活性关系，可以有效提高抗菌肽的抗菌活性和选择性。
抗菌肽杀菌效果、机制研究方法进展
2020.11基金项目:安阳市科技发展计划项目(2018-123)。
作者简介:时志琪(1998.1-),女,河南省武陟县人,大学本科。
*通信作者:连凯琪(1987.6-),男,河南省新蔡县人,博士,讲师,研究方向:动物传染病诊断与防控。
抗菌肽杀菌效果、机制研究方法进展时志琪连凯琪*林正丹马园园(安阳工学院生物与食品工程学院/河南省动物疫病防控与营养免疫院士工作站/河南省兽用生物制品研发与应用国际联合实验室455000)摘要:抗生素的广泛应用已造成大量耐药菌的产生,同时也导致环境污染,抗菌肽有望作为抗生素的替代品,已受到广泛关注和研究。
研究者通过分离纯化、体外合成、表达等方式获得抗菌肽,进而研究抗菌肽体外和体内的杀菌效果及杀菌机制,在此过程中建立很多相关的研究方法。
本文旨在对抗菌肽杀菌效果、最小抑菌浓度、杀菌动力学曲线及杀菌机制等常用的研究方法进行综述,以期为后续抗菌肽抑菌研究提供参考。
关键词:抗菌肽;杀菌效果;最小抑菌浓度;杀菌动力学曲线;杀菌机制;研究方法;进展收缩,剧烈疼痛,但动物体温仍然正常,意识清楚,仍有渴感,其治疗参考热射病的治疗。
家畜体弱,应激,代谢紊乱,卫生差,出汗过多,饮水不足等也易促使本病的发生。
在临床病例中日射病和热射病常同时存在,而且比较难区分。
由于牛、羊中枢神经系统机能障碍,故都有明显的神经症状,或精神沉郁,或兴奋不安。
如果不及时采取治疗措施将导致家畜死亡。
日射病和热射病病情发展迅速,各养殖场(户)需提高预防意识,若发病需及时救治,以减少不必要的经济损失。
参考文献:[1]田玉斌.牛日射病和热射病的治疗[J].中兽医学杂志,2019(4):127.[2]羊“两射”的症状及防治[J].农家之友,2018(7):51.[3]孙丽衡.牛、马日射病和热射病的鉴别与防治[J].畜牧兽医科技信息,2016(11):57-58.[4]毛·叶尔肯,甫尔甫苏荣.日射病及热射病[J].新疆畜牧业,2011(6):42.抗菌肽是机体内抵御体外病原感染时生成的一类小分子物质,构成生物体内的天然保护屏障,可以通过直接杀伤病原微生物或通过调节体内免疫系统抵御入侵,对多种病原微生物具有抑制作用,如病毒、真菌、细菌、寄生虫等,也能杀死变异的肿瘤细胞等[1]。
抗菌肽的抗菌机制及其在反刍动物中应用的研究进展
抗菌肽（antimicrobial peptides,AMPs ）因其独特的抗细菌、真菌、病毒以及抗癌细胞等生物学功能且不易产生耐药性，使其成为最有前景的抗生素替代品之一。
从20世纪80年代瑞典科学家Hulmark 从惜古比天蚕（Hyalophora cecropia ）中分离出第一种抗菌肽，命名为天蚕素（Cecropin ）[1]，到目前为止抗菌肽数据库中已注册的抗菌肽序列已经超过3000个[2]。
抗菌肽是包括植物、动物和人类在内的所有生物体天然免疫反应的保守部分,是许多脊椎动物免疫系统的主要组成部分[3]，被定义为能够保护宿主免受细菌、病毒或真菌入侵的关键防御分子[4]。
抗菌肽是由基因编码、核糖体合成的多肽，通常具有短肽（30~60个氨基酸）、强阳离子（pI 8.9~10.7）、热稳定性（100℃,15min ）、不易产生耐药性、对真核细胞无影响等共同特征[5]。
根据其来源可以分为：植物源抗菌肽，如硫素（thionins ）、植物防御素(plant defensins)；动物源抗菌肽，如天蚕素、防御素；微抗菌肽的抗菌机制及其在反刍动物中应用的研究进展■纵瑞1胡忠泽1*张乃锋2段心明3(1.安徽科技学院动物科学学院，动物营养调控与健康安徽省重点实验室，安徽滁州233100；2.中国农业科学院饲料研究所，北京100081；3.农发苑（浙江）农业发展有限公司，浙江湖州313000)作者简介：纵瑞，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学。
通讯作者：胡忠泽，教授。
收稿日期：2021-03-25基金项目：国家自然科学基金[31872385]；安徽省高校协同创新项目[GXXT-2019-035]；安徽省现代牛羊产业技术体系[AHCYTX-7]；滁州市科技计划项目[2019ZN003]摘要：抗菌肽（antimicrobial peptides,AMPs ）是自然界中广泛存在的多肽物质。
作为机体先天免疫的关键组成部分，具有抗细菌、真菌、肿瘤、病毒等生物学功能。
抗菌肽的研究进展
抗菌肽的研究进展抗菌肽是一种生物活性肽类分子，具有广泛的抗菌谱和多种生物活性。
其研究涉及基础生物学、生物技术和医疗健康等多个领域，近年来得到了广泛关注。
一、抗菌肽的概述抗菌肽最初被发现于20世纪50年代，是一类长度在10~100个氨基酸之间、分子量在1~10千道尔顿的小分子化合物。
它们主要存在于植物、动物、微生物等生物体内，为一种特殊的免疫分子，具有广谱的抗菌、抗病毒和抗真菌等生物活性。
因此，抗菌肽已成为新型抗感染药物的研究热点之一。
抗菌肽可以激活宿主免疫系统，促进嗜中性粒细胞吞噬病原体，调控炎症反应等，同时还可以直接破坏细菌膜、DNA和RNA分子等，具有强大的杀菌能力。
二、抗菌肽的种类目前已经发现和鉴定的抗菌肽有数百种，其中最为常见的是以下几类：1、防御素：是由哺乳动物的单核细胞、肺泡、胃液和吐泄物等分泌的一种抗菌肽，主要作用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
2、宏观藻类鱼类抗菌肽：是由宏观藻类和鱼类细胞制造出的一些无效肽类，主要杀菌作用是针对革兰氏阳性菌。
3、微生物抗菌肽：是由某些微生物体分泌的与内共生菌、外来菌和真菌等有广泛抗菌作用的肽类。
4、合成抗菌肽：与其他抗菌肽不同，合成抗菌肽是经过化学合成得到的一系列分子，因此其抗菌谱、抗菌速度、抗菌强度等性质可以根据需要调整和改进。
三、抗菌肽的应用前景抗菌肽作为新型抗感染药物具有很好的应用前景。
据报道，美国一些单位已经使用抗菌肽制成肺炎克雷伯菌感染的口服制剂，并且该制剂已进入三期临床试验，有望在未来取代现有的抗生素。
此外，抗菌肽还可以用于保健食品、动物饲料、化妆品等领域。
比如抗菌肽可以用于保健食品中，改善人体免疫系统的健康水平，饲料则可以用于提高家禽、畜禽的生产效益和健康水平。
四、抗菌肽研究的挑战和机遇尽管抗菌肽的应用前景广阔，但是其研究也面临一些挑战和机遇。
1、抗菌肽的生产技术尚不成熟，生产成本较高；2、抗菌肽的应用场景和使用规模有待进一步扩展和加大；3、抗菌肽的作用机理和毒副作用还需要深入研究和认识，以及合适的应用剂量等。
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。
基于深度学习的抗菌肽发现及抗菌活性研究
基于深度学习的抗菌肽发现及抗菌活性研究基于深度学习的抗菌肽发现及抗菌活性研究导言抗菌肽是一类具有广谱抗菌活性的小分子肽链，具有较强的杀菌作用和短周期的生物降解特性，被广泛应用于传染病预防和治疗。
传统的抗菌肽发现方法耗时且费力，而新兴的深度学习技术为抗菌肽的发现提供了新的途径。
本文旨在探讨基于深度学习的抗菌肽发现及其抗菌活性研究进展，以及深度学习在该领域的应用前景。
一、抗菌肽的发现及特性抗菌肽（Antimicrobial peptides，AMPs）是一类在自然界广泛存在的小分子肽链。
它们能够直接杀死或抑制细菌、真菌、病毒和寄生虫等微生物的生长和复制。
与传统的抗生素相比，抗菌肽具有以下独特特性：1）广谱抗菌活性，对多种微生物具有抑制作用；2）较低的耐药性，难以被细菌产生耐药机制；3）快速杀菌作用，具有较短的生物降解周期。
二、传统抗菌肽发现方法的局限性传统的抗菌肽发现方法主要包括生物学筛选法、合成筛选法和计算机方法。
其中，生物学筛选法是通过从自然界的生物体中分离和鉴定出具有抗菌活性的肽，但该方法耗时且费力；合成筛选法则是通过合成大量的肽杂交库进行活性筛选，但成本较高；计算机方法则是通过计算机模拟来进行肽库筛选，但准确度较低。
三、深度学习在抗菌肽发现中的应用近年来，随着深度学习技术（如卷积神经网络、循环神经网络和生成对抗网络）的快速发展，其在抗菌肽发现中的应用越来越受到关注。
深度学习不仅能够通过对大规模的肽序列数据进行学习和训练，发现新的抗菌肽序列，还能够预测抗菌肽的抗菌活性和毒性。
1. 抗菌肽序列预测深度学习可以通过学习肽序列的语义和结构特征来预测其是否具有抗菌活性。
通过构建卷积神经网络（CNN）或循环神经网络（RNN）等模型，可以对肽序列中的保守模式、氨基酸组成和结构特征等进行分析，从而提高抗菌肽序列的预测准确性。
2. 抗菌肽抗菌活性预测深度学习还可以通过学习抗菌肽与微生物之间的相互作用关系，预测抗菌肽的抗菌活性。
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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]等得出的实验结果表明,抗菌肽只是结合到了单位膜的表面上,并未插入膜中,更未形成通道。
然而,抗菌肽的作用靶部位是细菌细胞质膜,以及抗菌肽的作用结果是导致细菌细胞质膜通透性增大等基本内容是确切无疑的,这也正是抗菌肽与青霉素等传统抗生素对细菌作用机制不同的本质所在。
2.2 抗菌肽的抗病毒作用及其机理研究发现烟芽夜蛾幼虾的血淋巴对6种DNA、RNA病毒有明显的抑制作用,使病毒感染力迅速降低,而且这种抗病毒活性具有广谱性。
Mariam [16]试验表明来源于爪蟾的抗菌肽Magainins及其它Magainins类抗菌肽具有抗疱疹病毒-HSV的作用,还发现人的嗜中性粒细胞防御素(HNP-1)对一种疱疹病毒有抑制作用。
此外,蜂毒素和天蚕素也可以在亚毒性浓度下抑制艾滋病毒HIV-1的基因表达,从而抑制减少HIV-1的增殖。
这表明抗菌肽对于当今人类的顽症———艾滋病也有抑制作用。
2.3 抗菌肽的抗寄生虫作用及其机理抗菌肽可以有效地杀灭产生人类及动物寄生虫病的寄生虫,如疟疾、Chagas氏病、莱什曼病等。
目前发现一种合成的天蚕素-蜂毒素杂合体对莱什曼原鞭毛虫有损伤作用,起作用的靶目标是细胞质膜,它可以快速降低H- OH+的通透性,破坏膜电势,质膜形态也受到损坏。
Shahabuddin[17]研究发现昆虫抗菌肽对感染蚊子的疟原虫发育的不同时期有不同的作用,主要对疟原虫的卵囊期和子孢子期造成明显的损伤。
2.4 抗菌肽对肿瘤细胞作用及其机理国内外已对抗菌肽杀伤肿瘤细胞的作用进行了广泛研究,发现抗菌肽对体外培养的癌细胞的作用主要是使癌细胞膜上形成孔洞,内容物外泄,线粒体出现空泡化,嵴脱落。
核膜界限模糊不清,有的核膜破损,核染色体DNA断裂,并抑制染色体DNA的合成,细胞骨架也受到一定程度的损伤[18,19]。
通过对荷瘤小鼠的研究证明,抗菌肽能显著抑制ECA腹水瘤荷瘤小鼠腹水的积累;对S180肉瘤和U14宫颈癌的抑瘤率亦达30%-50%[20]。
抗菌肽还可以调动机体的免疫机能,从体液免疫方面来抵抗癌瘤的入侵。
3. 抗菌肽基因的融合表达抗菌肽的天然产量低,合成或从机体中提取步骤复杂、产率低、价格相当昂贵,利用基因工程技术生产抗菌肽具有重要意义。
抗菌肽所携带的碱性氨基酸使其对蛋白酶非常敏感,必须采用融合表达策略以抵消其碱性并降低其对宿主细胞的毒性。
谢维等合成了家蚕抗菌肽CMIV基因,并将其克隆到金黄色葡萄球菌A蛋白和IgG亲合的结构域ZZ的融合表达载体中,得到Pezz318-CMIVV质粒,以此质粒转化E.coliHB101,得到ZZ-CMIV融合表达的蛋白,用CBr切割后,得到CMIV肽。
李秀兰等[21]对天然抗菌肽CMIV的氨基酸序列作了50%的改动,根据E.coli偏爱的密码子人工合成了肽基因片断,重组到测序载体,再将此片断重组到表达载体Pet28上进行表达,融合蛋白经CNBr裂解后,具有与天然抗菌肽相同的生物活性。
吴映雅等将柞蚕抗菌肽Ｄ基因连接在牛成纤维细胞生长因子cDNA 的上游,在酵母中成功地得到了表达,表达产物具有抗菌活性和牛成纤维细胞生长因子的抗原性。
Kevin等[22]HNP(human neutro philpeptide 1)和CEME(synthet iccecropin/melittinhybrid)分别与GST(glutathione-S-trans ferase)、ORRF、IgG结合序列及SPA(staphylococcal protein A)在E.coli或S.aureus中融合表达,结果在S.aureus中虽实现了与SPA的融合分泌表达,但表达产量较低;Zhang等[23]选择RepA蛋白的序列作为抗菌肽的融合表达伴侣,并插入Histag等序列作为纯化亲和位点,实现了在E.coli中的融合表达。
Christsnen B等研究中得到的融合抗菌肽的抗菌活性比其任何一个供体抗菌肽的活性都高。
4. 抗菌肽转基因研究王志兴等把大麦α-淀粉酶的信号肽序列和抗菌肽Cecropin B基因或Hhiva A基因构成嵌合基因,并把此基因导入马铃薯,结果加信号肽序列的Cecropin B转基因植株发青枯病延迟,病情指数降低。
Yarus等[24]用显微注射法将牛气管抗菌肽基因转入小鼠,转基因鼠在牛气管抗菌肽基因控制序列的驱动下成功的表达了牛气管抗菌肽,在鼠乳中的牛气管抗菌肽对大肠杆菌具有抗菌活性。
Reed等研究了以IL-2启动子/增强子控制转基因鼠中抗菌肽的合成及随后对布氏杆菌的抑制作用。
Reed[25]构建了这样一个DNA片断:Shivala片断,SV40多腺苷酸化/剪切信号肽基因片断,此片断加到鼠IL-2基因5’侧-593─+110区域。
在受精卵精前核时将此融合基因注入受精卵(微注射法),得到26系小鼠。
RT-PCR检测:有两系转基因鼠,当其脾淋巴细胞置于3.25mg/kg的conA(刀豆蛋白,一种抗原诱导物)时,可以诱导产生成熟的Shivalam RNA。
用一定量的布氏杆菌接种时,有两系小鼠遭到攻击。
四星期后,在转基因鼠脾脏组织布氏杆菌比非转基因鼠少得多(P<0.05)。
David Winder等[26]把编码Ceropin 或Melittin的基因放置在MLV(鼠白血病病毒)的启动子下,转染到EJ细胞(人膀胱癌细胞),然后把这些细胞注入到裸鼠内,发现这些肿瘤细胞停止生长或生长减弱David Winder等用PCR扩增,Prepromelittin(PPM前蜂毒素原),Premelittin(PM前蜂毒素)和Prececroppin(PC前抗菌肽)三种核酸片断,均置于MLV启动子下构建融合基因转染进EJ细胞。
三种类型的EJ细胞分别注入裸鼠后,测定50d后的肿瘤生长情况,无抗菌肽基因片断的EJ细胞(对照组)致瘤率为70%,带Cecropin基因片断的EJ细胞致瘤率只有39%,PPM为50%,PM为65%,其抑制肿瘤的效果明显。
5. 抗菌肽的应用前景目前,大部分植物抗菌肽是从植物种子中分离获得的,它们可以保护植物组织和种子不受真菌病原菌的侵害,但是植物抗菌肽对大部分细菌无抑制活性。
因此,依靠基因工程的方法用其它真核生物的抗菌肽基因来转化农作物,培育抗病新品种是当前国内外研究的一个热点。
动物抗菌肽和干扰素、补体一样是机体非特异性天然防御系统的重要组成部分。
机体受损伤或病原微生物入侵时,能迅速产生抗菌肽来杀伤入侵者,它对正常真核细胞几乎没有作用。
另外,因为抗菌肽的合成速度非常快(假定核糖体上肽键合成速率不变,抗菌肽的产生比ＩｇＭ要快100多倍),［27］而且小肽的扩散比大的蛋白质和免疫细胞更加迅速,作用更显灵活,所以Boman曾指出,抗菌肽是机体的一种理想的一线防御物。
与普通抗生素相比,抗菌肽的“抗菌谱”更广,除了抗细菌外,有的抗菌肽还能作用于真菌、原虫、有包膜的病毒及癌细胞(对癌细胞的选择性作用可能与其细胞骨架的改变有关),同时能加速免疫和伤口愈合过程。