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1、抗菌肽的研究进展王亮赵协常维山山东农业大学动物科技学院摘要：具有广谱高效杀菌活性的小分子多肽类物质———抗菌肽,是机体非特异性免疫系统的重要组成部分。在动植物体内分布广泛,是天然免疫防御系统的一部分。据研究表明,抗菌肽对细菌、部分真菌、原虫、病毒、肿瘤细胞都具有杀伤作用。从目前国内外在抗菌肽研究热点着手,分析阐述了抗菌肽的分类、作用机理、抗菌肽基因工程,及抗菌肽在农业、畜牧业中的应用,并对微生物针对杭菌肤的耐药性进行了简单讨论。关键词：抗菌肽;基因工程;耐受性；作用机理；阳离子抗菌肽。抗菌肽(Antibacterialp
2、eptide)是生物细胞特定基因编码、经特定外界条件诱导产生的一类多肽,具有相对分子质量小、热稳定、杀菌范围广、作用机制独特等特点,不仅对细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体、螺旋体及一些活性细胞有杀伤活性,还在免疫调节、激素调节及刺激伤口愈合等方面有重要作用。随着抗生素的大量使用，耐药性的问题越来越严重，寻找合适的活性物质来替代抗生素是解决这一问题最有效的途径。抗菌肽具有水溶性好、热稳定、广谱抗菌及不易引起病原产生耐药性等优点,是理想的抗生素替代品。笔者就目前国内外对抗菌肽的研究及抗菌肽在农业中的应用综述如下。1发展历程1
3、975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。2007年3月,中国科学院昆明动物研究所在动物来源的抗菌肽研究方面取得重要进展。研究小组在单个两栖动物个
4、体中发现了107种新型的抗菌肽类似多肽，占全世界已知抗菌肽总数的10%左右,并克隆了372条抗菌肽基因，分属于30个不同的多肽家族,是目前世界上发现的最丰富的抗菌肽资源。抗菌肽是一类很难导致微生物耐药性的新型抗感染药物多肽，目前世界上已知的抗菌肽共有1200多种。2抗菌肽的分类根据抗菌肽的结构，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、(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。3抗菌肽的作用及机理抗菌肽作用机理的研究主要集中在抗菌肽与质膜的相互作用的问题上。抗菌肽与细胞膜的作用大致分为两类:破坏膜结构的作用和非破坏膜结构的作用。其中,阳离子性抗菌肽与革兰氏阴性菌细胞膜的作用过程研究的较为透彻。研究表明,抗菌肽与革兰氏阴性菌细胞膜的相互作用始于抗菌肽与LPS结合并引起细菌外
6、膜结构改变,进而与内膜结合形成通道,改变膜的通透性并引起呼吸相关的质子运动力的下降和新陈代谢的丧失,最终影响生物大分子的合成[12]。由于抗菌肽对细菌细胞壁的透过能力不同,因而,不同抗菌肽及同一抗菌肽对不同细菌的最小致死浓度也有很大不同。3.1胞膜攻击作用首先,抗菌肽分子通过静电作用结合于细胞膜带负电荷的磷脂双层，使磷脂双层局部变薄；然后在细胞膜电势的作用下，抗菌肽分子的疏水部分插入细胞膜，而其两性分子α-螺旋插入膜内，多个抗菌肽分子共同形成离子通道，使膜通透化；最终改变细胞膜的通透性及细胞能量状态，导致细胞膜去极化，呼
7、吸作用受到抑制以及细胞ATP含量严重下降，导致靶细胞死亡。3.2线粒体攻击作用当抗菌肽MUC7作用于细菌时，在其超微结构中发现线粒体出现肿胀、空泡化、嵴脱落、内容物溢出等现象，因此认为MUC7等抗菌肽的作用机制可能与抑制细胞呼吸有关。3.3对染色体的破坏作用此类抗菌肽并不破坏膜结构，而是穿过细胞膜或核膜使肿瘤细胞的DNA发生断裂从而引起细胞死亡。3.4癌细胞骨架的断裂作用肿瘤细胞的细胞骨架系统发育不完善，抗菌肽可以插入到细胞质膜，使细胞的双分子层发生溶解、微管崩解,破坏肿瘤细胞骨架的完整性。而真核生物细胞膜富含膜蛋白和胆
8、固醇，特别是胆固醇的存在维持了细胞膜的稳定性，因此对哺乳动物正常的细胞破坏作用不明显。另外，哺乳动物细胞中微丝、微管和质膜内层存在许多结合位点，这种高度发达的细胞骨架结构抵抗抗菌肽的破坏作用。3.5其他作用机制通过荧光免疫法和Western印迹杂交法研究发现，抗菌肽可以促进凋亡相关蛋白及其配体的表达，通过诱导细胞凋亡
