抗菌肽的研究进展
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。但是,Gazit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。经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。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%。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),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。这预示抗菌肽在治疗及预防癌症和抗病毒、抗感染等方面具有良好的应用前景。更为重要的是,由于抗生素的滥用导致菌株产生了抗性,人们需要寻找新的抗菌药剂。抗菌肽这种从生物体中获得的物质恰巧具有独特的抗菌机理,不是像一般的抗生素那样通过阻断生物大分子的生物合成来发挥作用,因而极有希望开发成为一类新型的广谱高效抗菌药物。
随着研究工作的进一步深入,可以预见,抗菌肽及其基因工程在医药、卫生、食品工业及农业等方面将会发挥更为重要的作用。另外,有些抗菌肽分子中含有D-氨基酸,这也为研究D-氨基酸如何在核糖体上合成多肽提供了一个理想的模式体系。
海洋动物抗菌肽的研究进展
安徽农学通报,Anhui A .Sci.Bul1.2008,14(5) 25 海洋动物抗茵肽的研究进展 王明昌 侯 林 董长永 隋 娜 张 筠 李 妍 (辽宁师范大学生命科学学院,辽宁大连116029) 摘要:随着人们对食品安全的要求越来越高,抗菌肽因相对于抗生素而言具有不产生抗药性的主要特点而越来越 引起人们的关注。本文论述了海洋动物抗菌肽的研究进展、作用机理以及对其在水产养殖中应用前景。 关键词:海佯动物;抗菌肽;作用机理;应用前景 中图分类号Q514.3 文献标识码A 文章编号1007—7731 f2008)05—25一O2 Research of Antimicrobial Peptides in Marine Animals Wang ming—chang Hou Lin Dong Chang—yong Sui Na Zhang Yun Li Yan (College of Life Sciences,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China) Abstract:With the increasing of desire for safty food,antimicrobial peptides,without drug resistance catch people ̄eye more and more.The paper deals with the research progress of marine animals antimicrobial peptides,action mechanisms and the prospect of their applied in aquicuhure. Key words:antimicrobial peptides;marine Animals;action mechanism;prospectsin application 抗菌肽是生物体产生的一类小分子多肽,对真菌、细 菌等病原微生物具有抑制或杀灭作用,通常被称为“第二 防御体系”” 。最初由于人们发现这类活性多肽对细菌具 有广谱高效杀菌活性,所以将其命名为“抗菌肽”,随后研 究发现,某些抗菌肽对部分真菌和病毒具有明显杀伤作 用,而且还可以对癌细胞和癌实体瘤有攻击作用而不破坏 正常细胞 。目前认为抗菌肽的杀菌机理是这些抗菌肽 依赖两亲的d螺旋结构,作用于细菌细胞膜的层状排列的 脂类双分子层,使细菌细胞膜破裂,最终导致菌体的溶解。 目前已发现的抗菌肽广泛存在于细菌、真菌、昆虫、被囊动 物、两栖类动物、甲壳类动物、鸟类、鱼类、哺乳动物乃至人 类,以及植物在内的所有生物体中。而海洋动物抗菌肽的 研究主要集中在甲壳纲的蟹、贝类、鱼类等。 1海洋动物的抗菌肽 1.1 甲壳动物的抗菌肽 研究表明,甲壳动物的抗菌肽 主要存在于血液中。1988年,EI本学者Nakamura等从亚 洲鲎用酸提取法纯化出鲎素(Tachyplesin),这是首次从海 洋生物中发现的抗菌肽 。Saito等从鲎体上分离到的一 个含79个氨基酸残基的分子与兔和牛的嗜中性白血球防 御素相似的抗菌肽 j。1997年Destoumieux等从养殖的 南美白对虾的血细胞和血浆中分离出几种抗菌活性因子, 其中3种具有抗真菌和细菌(尤其是抗革兰氏阳性菌)的 活力 。Deatoumieu等从凡纳对虾(Penaeusvannamei)中 分离得到对虾肽Penaeidins,对革兰氏阳性菌(Micrococ— cuduteus)有强烈的抑制作用,对革兰氏阴性菌抑制活性较 弱,对真菌也表现抑制作用。2001年Deatoumieu等又从 对虾中分离出3种抗真菌肽,该肽与血兰蛋白(hemocya— nin)的C端显示95%一100%的相似性,因此这些肽可能 是血兰蛋白的裂解片段。。 。康翠洁等(2001)根据南美白 对虾抗菌肽(penaeidin)序列设计引物,从cDNA序列中推 导出了中国对虾抗菌肽的氨基酸序列,该肽的N端富含甘 氨酸和脯氨酸 。Schnapp等(1996)从岸蟹(Carcinus— maenas)中分离得到3种具有杀菌作用的肽 。Juliet等 (1999)报道了岸蟹的抗菌肽在100℃下处理10min不丧 失抗菌活性,但仅对海洋革兰氏阳性菌有抑制。1999年 Relf等从三叶真蟹颗粒细胞中分离到一种抗菌肽,对热稳 定,耐高盐,仅对海洋革兰氏阳性细菌有很强杀菌力 。 1.2鱼类的抗菌肽 在鱼类体表粘液、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。 1996年,Oren等从豹鳎体上分离到一种由33个氨基酸残 基组成的抗菌肽并将其命名为Pardaxin,研究发现它具有 比蜂毒素更强的抗菌活性和更低的人红血球溶血活 性 。Conlon等从海七星鳗分离到LCRP(Lamprey Corti— CO statin Related Protein)。Park等从泥鳅体中分离到一种 21个氨基酸的抗菌肽Misgurin,具有较强的体外广谱抗菌 活性且没有明显的溶血作用,其抗菌活性是蛙皮素的2— 6倍。Park等还报道了鲶鱼受伤时上皮黏膜细胞层分泌 一种抗菌肽ParasinI,具有广谱强抗菌活性,没有溶血作 用,其抗菌活性是蛙皮素的12—100倍” 。Noga等 (2001)从杂交条纹石斑鱼中分离出抗菌肽Piscidin,这是 首次在脊椎动物肥大细胞中发现抗菌肽,该抗菌肽具有广 谱抗鱼类病原细菌活性,这些结果表明肥大细胞可能参与 直接杀菌作用 。Lauth等(2002)从杂交条纹石斑鱼的 皮肤和鳃中分离出抗菌肽Moronecidin,该抗菌肽具有d螺 作者简介:王明昌(1982一),男,辽宁大连人,辽宁师范大学动物学硕士研究生,从事刺参抗菌肽的研究。 通讯作者。
传统中药及其活性成分调控抗菌肽表达及功能的研究进展
268 World Notes on Antibiotics,2017,Vo1.38,No.6
传统中药及其活性成分调控抗菌肽表达及功能的研究进展
仁青措1,李顺 ,赵琳 ,张艺 ,沈晓飞 , f1成都中医药大学,民族医药学院,成都611137; 2四川大学,华西第二医院,成都610041; 3上海市公共卫生临床中心,复旦大学,上海201508)
摘要:因抗生素滥用导致大量耐药“超级细菌”的出现,可能将我们重新推入无药可用的“后抗生素时代”。面对日益严 峻的抗生素耐药性问题,亟需寻找新的治疗方案以对抗各种感染性疾病。抗菌肽是宿主对抗病原微生物感染的一种重要免疫效 应分子,且不易产生耐受性。通过各种免疫调节剂,启动或增强抗菌肽介导的抗感染免疫反应、缓解炎症诱导的组织损伤,是
一个极具前景的抗感染治疗策略。传统中药及其活性成分也具有良好的免疫调节活性,可通过抗菌肽依赖性机制,发挥抗感染 作用。本文将从功效、成分、机制等角度,对中药调控抗菌肽表达及功能进行阐述,以期为“后抗生素时代”针对耐药菌的抗 感染治疗研究提供思路。 关键词:抗生素耐药性;中药;抗菌肽;抗感染 中图分类号:R978.1+6 文献标识码:A 文章编号:1001—8751(2017)06-0268-06
The Research Progress in Regulation of Traditional Chinese Medicine and Their
Active Components on Antimicrobial Peptides Induction
Ren Qing—CUO ,Li Shun ,Zhao Lin 2 Zhang Yi ,Shen Xiao—fei (1 Ethnomedicine College,Chengdu University ofTraditional Chinese Medicine,Chengdu 61 1 137 2West China Second University Hospital ofSichuan University,Chengdu 610041; 3 Shanghai Public Health Clinical Center,Fudan University,Shanghai 201508)
抗菌肽的作用机制及其应用的研究进展
2008年第2期 6月出版 食品工程
F00D ENGINEERING 31
抗菌肽的作用机制及其应用的研究进展
Action mechanism and application of antibacterial peptides
王烈喜 王尔茂
(广东食品药品职业学院,广州510520) WANG Lie—xi WANG Er—mao (Guangdong Food and Drug Vocation Co ̄ege,Guangzhou 510520,China)
摘要抗菌肽是具有抗菌活性的一类短肽,广
泛存在于生物界,是先天免疫的重要防御物质, 具有广谱抗菌性和抗肿瘤、抗病毒、抗真菌和抗
寄生虫的生物活性。
关键词抗菌肽;作用机制;应用 Abstract Antibacterial peptides,a family of
short—chain peptides with antibacterial activity,age widely spread in biological universe.As the important
defense substance in innate immune system,the antibac-
terial peptides not only have broad-spectrum antibacte- rial activity,but also have more biological activities on
the resistance of tumor,virus,fungi,and parasite.
keywords antibacterial peptides; action mecha- nism;application
生物抵御外来病菌时陕速地诱导合成一系列的 具有抗菌活性的多肽和抗菌蛋白,这类物质几乎都 是阳离子和小蛋白,对细菌或者真菌都有广谱的抑 菌作用。这些多肽或者蛋白分布到血淋巴中一起协
抗菌肽作用机制
抗菌肽作用机制的研究进展
卢亚丽
(河南工业大学,河南,郑州,450001)
摘 要: 抗菌肽是一类来源于多种生物的多肽, 这类活性多肽多数具有分子量小、强碱性、热稳定性及广谱抗菌的特点,还可以抗真菌、抗肿瘤、抗病毒、抗寄生虫,且不易产生抗药性。是先天免疫的重要防御物质,良好的应用前景。该文分别对抗菌肽的抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗肿瘤、抗寄生虫的生物活性和作用机理进行了综述,并指出了在开发研究抗菌肽中存在的问题,对其发展作了展望。
关键词:抗菌肽,生物活性,作用机制
Research Progress on Mechanism of Antimicrobial Peptides
LU Ya-li
(Henan University of Technology, Henan, Zhengzhou, 450001)
Abstract Antimicrobial peptides are a class of peptides derived from a
variety of organisms. They have many advantages, such as small
molecular weight, strong alkali, broad-spectrum antimicrobial, good
thermal stability. Moreover, antimicrobial peptides also have the
characteristics with anti-fungal, anti-tumor, anti-virus, anti-parasitic, and
less drug resistance generated. They are important innate immune defense
material, and have a good application prospect. In this paper, the
人源抗菌肽LL-37在创伤修复中的研究进展
・2472・ 广东医学2011年9月第32卷第18期 Guangdong Medical Journal Sep.2011,Vo1.32,No.18
immune response effects[J].Academic Second Mil Med Univer, [19] 2000,21(6):515—518. 『17]JARAHIAN M,WATZL C,FOURNIER P,et a1.Activation of natural killer cells by Newcastle disease virus hemagglutinin— neuraminidase[J].J Virol,2009,83(16):8108—8121. [2O] [18]GUHA THAKURTA N,MAJDE J A.Early induction of proinflam— matory cytokine and type I interferon mRNAs following Newcashe disease virus,poly[rl:rC],or low—dose LPS chMlenge of the mouse[J].Interferon Cytokine Res,1997,17(4):197—204. DANILUK J,KANDEFER SZERSZEN M,BOROWSKA L. Tumor necrosis factor and interferon production by peripheral blood leukocytes of patients with alcoholic cirrhosis j J f.Arch Immunol Ther Exp,1996,44(2/3):97—101. MEBATION T.KO0LEN M J.DE VAAN L T,et a1.Newcastle disease virus(NDV)marker vaccine:an immunodominant epitope on the nucleoprotein gene of NDV can be deleted or replaced by a foreign epitope[J].J Virol,2002,76(20):10138—10146. (收稿日期:2011—03—0l编辑:朱绍煜)
抗菌肽抑菌机制研究进展
第27卷第2期 2010年4月 生物学杂志
JOURNAL OF BIOLOGY
doi:10.3969/j.issn.1008—9632.2010.02.062
抗茵肽抑茵机制研究进展 Vol_27 No.2 Apr,2010
黄现青 ,高晓平 ,赵改名 ,李苗云 ,柳艳霞 ,张秋会 ,孙灵霞 ,袁勇军
(1.河南农业大学食品科技学院,郑州450002;2.浙江万里学院生物与环境学院,宁波315100)
摘要:抗菌肽是由各种无脊椎动物、植物和哺乳动物的组织、细胞产生的丰富且分子多样性的一类物质。它们的 氨基酸组成、两亲性、阳离子电荷和它们的大小4 ̄E 4t'1能够粘附或插入到细胞膜中形成孔洞,也就形成所谓的“木 桶式”、“地毯式”和“环孔式”的机制。主要介绍几种不同的诱导细菌孔洞形成、细胞死亡的模型及耐药机制。 关键词:抗菌肽;机制;孔洞 中图分类号:Q516 文献标识码:A 文章编号:1008—9632(2010)02—0062—05
Review of bacteriostasis mechanisms of antimicrobial peptides
HUANG Xian—qing ,GAO Xiao—ping ,ZHAO Gai—ming ,LI Miao—yun , LIU Yan—xia ,ZHANG Qiu—hui ,SUN Ling—xia ,YUAN Yong—jun
(1.College of Food Science and Technology,Henan Agriculture University,Zhengzhou 450002;
2.College of Biology and Environment,College of Zhejiang Wanly,Ningbo 3 1 5 l O0,China)
Abstract:Antimierobial peptides are an abundant and diverse group of molecules.They are produced by many tissues and cell types in a variety of invertebrate,plant and animal species.Their amino acid composition,amphipathicity,cationic charge and size allow them to attach to and insert into membrane bilayers to form pores by barrel—stave .carpet or toroidal—pore mechanisms.The different mod— e1s of antimierobial—peptide—induced pore formation and cell killing and drug—fast mechanisms were presented in this review Keywords:antimierobial peptides;mechanisms;pores
抗菌肽在转基因动物中的研究进展
58 rf1圉曾医杂志2013年(第49卷)第l2期
抗茵肽在转基因动物中的研究进展
尹海畅 ,刘忠华 ,孟庆文
(1.东北农业大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150030;2.中国农业科学院哈尔滨兽医研究所 兽医生物技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150001)
中图分类号:Q953 文献标识码:A 文章编号:0529—6005(2013)12—0058(/3
抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)是一类 由宿主先天免疫系统产生的对抗外来病原微生物
的小分子阳离子多肽类物质。1922年,Fleming第
一次发现了溶菌酶(Lysozyme)的抗菌活性;随后,
从动物、植物、昆虫和细菌中均发现了大量其他种 类的AMPs,到目前为止,已经发现的AMPs超过1
200种。随着抗生素药物的滥用,细菌耐药性、过
敏反应和抗生素在畜禽类产品中的残留等问题对
人类健康和畜牧业的发展产生了严重影响,迫使 人类开始寻找新型的抗生素替代药物。AMPs不
仅能够直接杀伤病原微生物,而且能够诱导宿主
细胞的炎症反应、趋性反应等,在保护生物体免受 病原微生物侵害方面发挥了重要作用” 。随着基
因工程技术的发展和对AMPs研究的不断深入,利
用转基因技术将特定的AMPs基因导入哺乳动物
体内,制备稳定表达AMPs的转基因动物,能够改
良动物的生长特性,提高家畜的抗病能力,具有广 阔的研究前景和潜在的应用价值。
1 AMPs的简介
AMPs分子量较小,通常由10 ̄50个氨基酸残
收稿日期:2012—12—3l 基会项目:农业部科技重大专项(2009ZX08010—022B,2009ZX08006— 001B) 作者简介:尹海畅(1988一),女,硕__}=生,主要从事病原微生物及分子 生物学研究,E—mail:vinha hang@126.corn 通讯作者:刘忠华,E—mail:liu086@yah㈣ 【)ln n;孟庆文,E—mail: mqw@hvri at2 cn
抗菌肽的研究进展及其应用
动物营养学报2014,26(1):17-25 Chinese Journal of Animal Nutrition
doi:10.3969/j.issn.1006-267x.2014.01.003
抗茵肽的研究进展及其应用
李冠楠 夏雪娟 隆耀航 李姣蓉 武婧洁 朱勇
(1.西南大学生物技术学院,重庆400716;2.西南大学食品科学学院,重庆400716)
摘 要:抗茵肽(AMPs)是一类广泛存在于自然界生物体中的小肽类物质,它是机体先天性免
疫系统的重要组成部分。由于抗菌肽对细菌、真菌、寄生虫、病毒、肿瘤细胞等有着广泛的抑制
作用,并且随着越来越多的抗生素耐药微生物的出现,使得抗茵肽在医药行业和食品添加剂等 领域有良好的应用前景。本文综合近年来抗菌肽的研究,概述了抗菌肽的来源、功能、作用机制
和应用前景。
关键词:抗菌肽;来源;作用机制;功能;应用前景 中图分类号:¥816.7 文献标识码:A 文章编号:1006・267X(2014)01-0017-09
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) J。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”l2]。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胞。
当今,抗菌肽已经可以由原核生物到人类的大部 分有机生物体中成功分离和分类 J。抗菌肽通
哺乳动物抗菌肽的研究进展
中国兽医学报2002年3月第22卷第2期Chin Va Sci Mar 2002 Vot.22 No.2 205 哺乳动物抗菌肽的研究进展 韩新燕,汪殂真,许梓荣 (浙江大学饲料科学研究所教育部动物分子营养学重点实验室,浙江杭州310029) 关键词:抗茴胜;抗茸活性;作用机理;表达调控;哺乳动物 中田分类号:q516 文献标识码:A 文章编号:】005—4545(2002)02—0205—04 抗菌肽(antibacteria[peptides)是生物体产生的一种具有 强抗菌作用的阳离子多肽,是生物先天免疫的重要组成成 分 ]。迄今为止,已在许多生物包括昆虫、鸟类、动物、植物及 原核生物中发现600多种内源性抗菌活性胀 。这些抗菌肽 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 作用。此外.还具有稳定、球溶性好、抗菌机理独特、对高等动 物正常细胞无害等特点。其中许多抗菌肽的eDNA已被克隆 测序,并对某些抗菌肽基因进行了初步的基因定位和表达调 控的研究。近几年来,有关抗菌肽及其应用逐渐成为动物学、 植物学、药理学及生理学领域的研究热点。 1 哺乳动物抗菌肽概述 1.1抗细菌肚类抗细菌肽类具有广谱抗菌活性,根据其氨 基酸组成和结掏特征,可分为3类: 1.1.1呈两亲a螺旋的抗细菌肤类 这类抗菌肚不吉半胱 氨酸,无分子内二硫键,二级结掏呈两亲性的 螺旋。 cecropin P-:是第1个从猪肠分离的抗菌肚.由31个氨 基酸组成.其氨基酸序列与昆虫cecropin IA和cecropin B分 别有64 和75 的相似性 ]。生殖泌尿道正常生长的乳酸杆 菌对其有高度抗性 ],且与牛indoli ̄村Ⅲ、蛙buforinⅡ及一 些抗生素联合用药无协同作用,但有叠加效应 。在其 螺旋 中,包括 一端长的两亲螺旋部分和c一端短的疏水螺旋部分, 中间是能形成柔性弯曲的Glu—Gly序列 PMAP・23、PMAP・硒、PMAP一37:3者分别含23、35、37 个氨基酸,都由猪骨髓RNA克隆.井用固相合成法合成、纯 化。它们的抗菌机理是能快速渗透大肠杆菌的内膜 ,其中 PMAP一23在与膜相互作用过程中,带Trp的C端首先渗透 脂质双层,可见C端对其活性根重要- 。而PMAP・37贝l『具有 溶血活性。 1.1.2形成分子内二硫键的抗细菌肤类 NK一[ysin:由Andersson等。。 从猪小肠纯化而得.含78 个氨基醢,并从猪骨髓eDNA文库分离到它的克隆。有3个分 子内二硫键,对NK 感型小鼠肿瘤细胞株YAC l有显著 的袭解活性,但不裂解红细胞。它与同样具有3个分子内二硫 键的defensins不存在关系。 Bactencin:是环状的十二肽,从牛中性粒细胞分离.古1 个二硫键,二级结构为 一转角.对野生型G一菌特别敏感.与 脂多糖有很高亲和力,占k而有利于渗透细菌外膜u 。 defensins:由太鼠中性粒细胞、小鼠小肠上皮、兔巨噬细 胞和中性粒细胞纯化而得,均含3个分子内二硫键,由32~ 3 个氨基酸组成,相对分子质量约为4 0001” 。 收藕日期:2000-l0-29 基盒璃目 国家自然科学基金资助项目(30040036 作者简介t韩新燕(1971~)-女,硬士 口defensins:从牛中性粒细胞分离,含38~42个氮基酸, 3个分子内二硫键,其中6个Cys残基在肽链上所处位置与 defensins家族不同,且氨基端有1个不同于defens]ns的5羟 脯氨基残基口 。 1.1 3官舍脯氨酸精氧醢的抗细茸胜类 PR一39:来自猪小肠,由39十7种蟹基酸组成,相对分子 质量4 719t ] 具有促进伤口愈合。 :、抑制中性粒细胞 NADPH氧化酶活性 等功能。 Bae 5、Bac 7:为线性阳离子肽。Bac 7由59个氨基酸组 成t含P-R・P重复结构:Bac 5台42个氨基酸,重复结构为R— P—P。两者的氨基酸序列与^、兔、太鼠defensins无同_搋性,也 不同于magainins和ceeropins口 。与牛Bac j同源的OaBac 5、 ChBae 5均从羊白细胞分离,低盐浓度下仍有抗菌活性 富古 Pro的Bac 5肽类在反刍动物中高度保守,这可能有利于其先 天的防御体系_】 。 1.2既抗细菌又抗真菌或病毒的抗菌肚类 protegrins(PGs):由猪自细胞提取,仅含l 6~18个氨基 酸一吉2个分子内二硫键,被认为是defenslns超家族成员,具 抗G 菌和G菌及Hlv活性。其中PG l的c端酰胺化,二 级结掏为口一折叠.并与人HNP・3的结构相似 研究表叫,PG・ 1在瞎质双层中呈S状态向l状态转变过程。在s状态时. PC,一1与膜相互作用,并以剂量依赣方式降低双层膜的厚度而 跨越双层膜,随即转变为T状态 。 indohcidin:来源于牛中性粒细胞,c端酰胺化,富台 Trp,呈两亲性转角构型,具有抗G 菌和G菌及真菌活 性f2t. ̄ TAP和LAP 两者均属于 defensins家族,分别在牛气 管上皮和舌上皮发现、分别吉{2十和38个氨基醢一3十二硫 键,都有抗G 菌和G菌及真菌括性 。 MCP一1和MCP 2:从兔肺巨噬细胞分离.属于defensins 家赣、3个二硫键、除抗细苗活性外,还具有抗病毒活性 。 2 抗菌肽结构与抗菌活性的关系 蛋白质的结掏与功能密切相关.而其功能主要取决于高 级结构 用圆二色谱和二维桉避共振谱法对cecropin P.的溶 液构象分析表明,在水溶液中 eeeropin P,的掏象呈自由卷 曲.而在与细胞膜疏水环境相似的六氟异丙醇溶液中.则形成 a一螺旋瑚 这说明它在水溶液中{殳有稳定的构象.只是在结台 上或接近细胞膜环境时才形戚其发挥功能的高级结构.这可 能也是它具有很高的热稳定性的原因 可见两亲a一螺旋是其 抗苗活性必需结掏。进一步研究表明.改变。一螺旋的螺旋度 会影响抗菌肽话性。如果用螺旋倾向高的氨基酸代替螺旋倾 向低的残基,抗菌活性将明显提高,反之则下降 defensins为P・折叠构型。通过x一衍射对人defensins
抗菌肽在炎症治疗方面的进展
抗菌肽在炎症治疗方面的进展
抗菌肽参与免疫反应的多个步骤,可调节炎性反应,成为了极具潜力的临床治疗方法。本文将阐述抗菌肽在炎症相关疾病治疗中的作用及应用。
Abstract:Antimicrobial peptides are involved in multiple steps of immune
response,which can regulate inflammatory response and become a potential clinical
treatment method.This article will describe the role and application of antimicrobial
peptides in the treatment of inflammatory diseases.
Key words:Antimicrobial peptide;Inflammation;Application
治疗炎症的同时降低副作用甚至实现零副作用这一需求使得科学家和医学工作者们开始探寻新的炎症治疗方法,抗菌肽因其可被机体内代谢系统代谢不易储积,且不易产生耐药性而被认为是非常有价值的抗炎治疗策略之一。迄今为止已经发现的抗菌肽的数量达到了2800多种。下文将从抗菌肽的概述、抗菌肽与免疫应答及抗菌肽在炎症治疗中的作用进行综述。
1 抗菌肽概述
抗菌肽是Steiner等1980年首次发现的[1],抗菌肽一般由小于50个氨基酸残基组成,富含精氨酸和赖氨酸,其家族非常庞大,依据二级结构可分为三类:①带有α螺旋结构的抗菌肽,如magainin;②具有β折叠结构的抗菌肽如防御素;③具有环状结构的抗菌肽,如subtilosin A。前两种类型的抗菌肽是最常见的抗菌肽类型,还有一些肽并不具有以上的单一结构或者结构较为新颖,如:人类β防御素2 既具有α螺旋结构也有β折叠结构。此外,除了上述天然的抗菌肽,还有人工合成的抗菌肽。
