阳离子抗菌肽的研究进展

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1、阳离子抗菌肽的研究进展摘要抗菌肽(antibacterialpeptides)广义上是指在多种生物天然免疫系统中，具有抗菌活性的一类小分子多肽[1]。世界上第一种抗菌肽天蚕素（cecropins）是20世纪70年代研究昆虫免疫系统时所发现的一类具有抗菌特性的小分子多肽。此后，人们又相继在各种动物(哺乳动物、两栖类等)以及植物[2]体内分离到抗菌肽，某些细菌也能产生并分泌类似的具有抗菌活性的多肽。由于这类多肽具有广谱高效杀菌活性，因而被命名为抗菌肽。随着研究工作的不断深入，人们发现某些抗菌肽还对部分真菌[2]、原虫[3]、病毒[4]甚至癌细胞[5]具有明显的杀伤作用，是一

2、类具有重要潜在应用价值的活性物质。因此许多学者对这类活性多肽倾向于称之为antimicrobialpeptides(AMP)或肽抗生素(peptideantibiotics)。阳离子抗菌肽(cationicantibacterialpeptides)是植物和动物产生的一般由12～50个氨基酸残基组成的阳离子型(含过多的赖氨酸和精氨酸)的两亲性分子。其在广义上是指存在于生物体内具有抵抗外界微生物侵害、消除体内突变细胞的一类小分子阳离子多肽[6]。目前为止，世界上已知的抗菌肽共有1200多种[7,8]。意大利的里雅斯特(Trieste)大学的抗菌肽数据库(www.bbcm.

3、univ.trieste.it/～tossi/pag1.htm)总共收录了895种抗菌肽。据统计，在所发现的抗菌肽中绝大多数为阳离子型抗菌肽，有近700种阳离子抗菌肽，而以天然阳离子抗菌肽作模板进行人工合成的模拟肽有数千种[9]。1．阳离子抗菌肽的理化性质抗菌肽的理化性质现已基本清楚，主要有以下几点：1)相对分子质量小(4kD左右)，氨基酸组成约15～45个；2)热稳定性高。100℃加热10～15min，仍能保持一定的活力；3)水溶性好；4)等电点大于7，一般在8.9～10.7之间，具有较强的阳离子特征；5)对较高或较低的pH和较大的离子强度都有较好的抗性；6)具有两亲

4、α-螺旋和(或)两亲β-折叠结构[6]。有些阳离子抗菌肽在121℃、1.5×105Pa的高温高压下处理30min仍能保持原有活性，说明抗菌肽具有热稳定性。阳离子抗菌肽在较大的离子强度和较低或较高的pH值下仍可保持较强的活性。此外，部分阳离子抗菌肽还有抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶水解的能力[6]。2．阳离子抗菌肽的结构特点抗菌肽具有广谱抗菌和其他优良的特性，与它自身的结构特点密不可分。虽然抗菌肽种类繁多，来源不同，但它们的一级结构(即氨基酸序列)具有较强的保守性，主要有以下几个特点：①N端多富含碱性氨基酸(如Lys和Arg)，呈强碱性，含过剩的正电荷，使抗菌肽呈阳离子特性；②绝

5、大多数抗菌肽的第二位氨基酸残基是Trp，它对抗菌肽杀菌活性的高低起着至关重要的作用；③C端通常酰胺化，呈中型疏水性，富含Ala、Val、Gly等非极性氨基酸，可能与抗菌肽的广谱抗菌活性有关；④抗菌肽中间富含Pro，直接影响抗菌肽的杀菌活性。抗菌肽的二级结构是其攻击病原体的关键。在一定条件下，其N端易形成α-螺旋，中间易形成β-折叠，这样就使抗菌肽具有两亲性，易于对病原体及病灶细胞的膜进行攻击。除了α-螺旋和β-折叠肽外，还有许多抗菌肽存在，对其结构了解甚少。如革兰氏阳性菌产生的一些阳离子抗菌肽(如乳链菌肽)只含有2个α-螺旋结构；Trabi等从猕猴的白细胞中发现由18个

6、氨基酸组成的环肽RTD-1是一个延伸的β-发夹构型[10]。2．阳离子抗菌肽的分类阳离子抗菌肽从结构特征上可分为α-螺旋肽和β-折叠肽。其中α-螺旋肽主要包括杀菌肽类、爪蟾抗菌肽(magainin)、cathelindin等[11~13]；还有一些结合脂多糖的α-螺旋肽，如来源于兔粒细胞中的脂多糖结合蛋白CAP18[14]。β-折叠肽来源于许多动物和植物中，与α-螺旋肽相比，其结构相对复杂，不同肽的β-折叠程度差别较大，且许多β-折叠肽中含有α-螺旋单元。β-折叠肽主要包括哺乳动物α和β防御素、植物防御素、昆虫防御素、富含脯氨酸的抗菌肽等；其他研究得较多的β-折叠肽还有

7、protegrin及tachyplesin[15]。3阳离子抗菌肽的生物活性3.1　阳离子抗菌肽的抗菌特点阳离子抗菌肽既可杀灭或抑制革兰氏阳性菌，又可杀灭或抑制革兰氏阴性菌，其广谱抗菌特性是传统抗生素所无法比拟的。与传统抗生素相比阳离子抗菌肽具有以下的特点：3.1.1广谱性：阳离子抗菌肽的抗菌谱较传统抗生素宽，传统抗生素通常只对细菌有效，而来自昆虫、猪、蛙、人等的阳离子抗菌肽既有抗革兰阳性菌和革兰氏阴性菌作用，又有抗真菌、抗病毒作用[16,17]。阳离子抗菌肽不仅自身具有良好的抗菌活性，不同阳离子抗菌肽与传统抗生素联用，还可提高阳离子抗菌