抗菌肽的作用机制及其抗病毒活性.ppt

抗菌肽的作用机制及其抗病毒活性 刘建根 1、什么是抗菌肽 抗菌肽（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，使得抗菌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。 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)。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”。  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。抗菌肽通常作用于细菌，在真核生物的天然免疫方面发挥着重要作用，被认为是古代进化中哺乳动物体内有效保留的免疫分子。 2、抗菌肽的来源 抗菌肽根据其来源的不同通常可以分为4大类，分别为来源于昆虫、动物、微生物基因工程菌的抗菌肽以及人工合成的抗菌肽。迄今为止，已有1 500多种不同来源的抗菌肽被相继报道。 2.1 来源于昆虫的抗菌肽 1.cecropins：cecropins是在天蚕蛹的血淋巴中发现的，它是世界上第一个被发现的抗菌肽。 2. 防御素：防御素有富含半胱氨酸的阳离子结构，是具有3个或者4个二硫键的独特结构的多肽。防御素已从哺乳动物、昆虫和植物中分离出来，它们作为先天免疫效应分子，对病原体感染提供了最初的有效防御。 3. 富含甘氨酸的抗菌肽：迄今为止，许多抗菌肽已经在不同的昆虫中被证实，如：肌毒素(creatoxin)、attacins、双翅杀菌肽(diptericins)和鞘翅杀菌肽(coleoptericins)等。这些抗菌肽都富含14%~22%的甘氨酸残基，并且这些残基对肽链的三级结构有重要影响。富含甘氨酸的抗菌肽家族通常可以抗真菌和革兰氏阴性细菌，以及通过破坏细胞膜来抗癌细胞。 4.富含脯氨酸的抗菌肽：富含脯氨酸的抗菌肽是从哺乳动物和昆虫体中分离出来的，主要是抗革兰氏阴性细菌，包括某些植物半生细菌和一些人类病原体。 2.2 来源于动物的抗菌肽 抗菌肽起初是在无脊椎动物动物中发现的，随后在脊椎动物中也有发现，这些肽显示出多样的序列结构和特异性的靶标。基因编码的抗菌肽能够在哺乳动物、两栖动物、鱼类、昆虫等多种不同生物体的组织中表达。 2.3 来源于微生物工程菌的抗菌肽 由于长期使用抗生素导致耐药性菌株增多，人类需要寻找一种新型的抗菌剂。抗菌肽有着广谱抗菌活性，能快速杀死作用靶标，它最有希望成为传统抗菌素的替代品。但是实际生产中应用抗菌肽还有一定的问题，最主要是昂贵的生产成本限制了抗菌肽的应用。利用基因工程重组技术异源表达系统来生产抗菌肽是一种新模式。其中，大肠杆菌是生产抗菌肽良好的表达系统，但是这种小肽很难在这种高水平工程菌株中表达，特别是遇到毒肽类时，会对宿主菌有杀伤作用。最近有人开发利用甲基毕赤酵母表达系统来大规模表达不同来源的蛋白质，有良好的表达效果。 2.4 来源于人工合成的抗菌肽 近年来，随着人们对抗菌肽研究的深入，科研人员尝试人工合成抗菌肽，并在医疗应用方面取得了一定的成果。利用抗菌肽研制的药物已进入市场，如：美国马盖宁制药公司研发出来的马盖宁(magainin)药物可杀死病毒和肿瘤细胞，柞蚕抗菌肽能抑制乙型肝炎和杀灭肿瘤细胞，在医药上已制成肾肝宁胶囊治疗肾炎及肝炎等。 3、抗菌肽的结构 抗菌肽依其结构可分为多种类型，其中Cathelicidin和Defensin为主要的类型；可将其分为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。其中最早分离到的Cecropins和从非洲爪蟾中分离到的Magainins等属于第一类抗菌肽，通常也将其称为Cecropin类抗菌肽，目前对此类抗菌肽的研究也较深入。 4、抗