第七讲抗菌肽及新基因工程药物研究-生物探索.ppt

抗菌肽及新基因工程药物研究 主要内容 何谓抗菌肽? 抗菌肽之种类 抗菌肽的作用机理 抗菌肽的基因克隆和研究策略 基因工程药物研究开发概述 新的基因工程药物研究策略 何谓抗菌肽? 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 peptides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。 抗菌肽是生物体自身合成的一种20至60个氨基酸的小肽，它能破坏细菌细胞膜，造成穿孔，引起细菌代谢功能紊乱而死亡；还能抑制病毒DNA复制；对肿瘤细胞有选择性杀伤作用。 抗菌肽（anti－microbial peptides）是生物体内诱导产生的一类具有抗菌作用的生物活性肽，在机体抵抗病原入侵方面起着重要作用。 抗菌肽发现 世界上第一个被发现的抗菌肽是1972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 20世纪80年代初，瑞典斯德哥尔摩大学的汉斯鲍曼先生首次从蝴蝶身上分离出一类具有很强抗菌能力的肽； 随后法国苍蝇和蝴蝶研究专家、法兰西科学院院士儒尔霍夫曼证实了这些肽的存在。他们用事先浸泡在细菌培养液中的针头对昆虫进行注射，发现细菌对昆虫没有产生任何影响，而在12至24小时以后，昆虫产生了大量的抗菌肽. 已发现了300多种内源性抗菌肽，可大致分为4类：富含cys残基的Defensin（防御素）；富含pro残基的Magainin（蛙wa皮素）；富含gly残基的Melittin（蜂毒素）； CecroPin（杀菌肽）类。 天然抗菌肽通常是碱性小分子多肽，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。 抗菌肽特点 具有热稳定、水溶性好、广谱杀菌（有的甚至能杀真菌、原虫）等优点。 与抗生素的作用机制完全不同，不易产生耐药性，显示了抗菌肽具有独特的研究和应用价值。 抗菌肽的种类 微生物来源的抗菌肽 动物（包括昆虫）来源的抗菌肽 人体来源的抗菌肽 植物来源的抗菌肽 微生物来源的抗菌肽 1945年从Bacillus licheniformis var Tracy)菌株中分离到的一种环状多肽类拮抗物质，命名为杆菌肽（Bacitracin 分子量约为1.4Kda,在生物体内它不在核糖体内合成（非基因编码），而是通过内硫代模板机制合成，具有对蛋白质水解酶的抗性，其水溶液在弱酸性（pH5－7）较稳定，在pH9.0以上易失活，对热敏感，并且杆菌肽的抑菌活性需要依赖二价的金属离子，如Zn(II)，Co(II), Ni(II), and Cu(II)等。其中以锌对其活性的增强作用最大。至今以发现了9种杆菌肽成分，其中以Bacitracin A活性最高。 微生物抗菌肽 1993年从一株地衣芽孢杆菌A12中分离到两种阿米巴素（amoebicinsA12－A 和A12－B），拮抗酵母、真菌和部分细菌，分子量1430； 1994年从地衣芽孢杆菌M－4发现三种抗菌肽（阿米巴素m4-A, m4-B, 和 m4-C），分子量为3000Da到3200Da。对人体致病性和非致病性阿米巴有溶解作用，并且具有较广的杀真菌作用和较窄的杀细菌作用。 微生物抗菌肽的合成 1 非核糖体合成的抗菌肽是由细菌、真菌和链霉菌等分泌的具有抗菌活性的肽类物质。按照多载体硫模板机制在肽合成酶的作用下合成的。 2 肽合成酶基因(如杆菌肽S生物合成操纵子grsB)大小为13kb，含有4--6个模板，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。 3 在这种机制控制下可以合成许多含有羟基、L-氨基酸和D-氨基酸的肽类物质，再通过N-基化、酰化、糖基化或杂环形成作用等进一步的化学修饰，成为具有生物活性的抗菌肽。 动物来源的抗菌肽 动物在长期自然进化过程中，其体内已建立了一套维持其体内菌群稳态的机制。抗菌肽是这一机制中的主要因子之一。 防御素是哺乳动物中研究最多的抗菌肽，其分为α－defensin和β-defensin两大类。其中，β－defensin是一组具有独特氨基酸序列的抗菌肽，含38－42个氨基酸，有3个分子内二硫键，其中6个cys残基在肽链上所处位置与defensin家族不同，且N端有一个不同于defensin的5一羟脯氨基。 如昆虫抗菌肽、牛抗菌肽、猪抗菌肽和羊抗菌肽等。。 动物来源的抗菌肽合成 动物抗菌肽是由核糖体合成的天然抗菌肽，机体在抵御病原微生物的防御反应过程中所产生的一类抗微生物与