抗菌肽的应用及其抗菌机理

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1、抗菌肽的应用及其抗菌机理抗菌肽的应用及其抗菌机理华夏养猪网（www.pigol.cn）兽药分析：近10年来，随着动物及微生物抗菌肽理论与应用研究的逐渐深入,先后有Magainin(Bevins,等，1990),Nisin和Cecropins(Boman,1995)等抗菌肽在医药、工业、食品和农业中应用,抗菌肽独特的性质展示出广阔的应用前景。植物抗菌肽在分离纯化、抗菌特性、细胞毒性、理化性质以及转基因等许多方面的研究进展也很快,发现了一大批理化性质和抗菌特性各异的植物抗菌肽。同时近几年对昆虫抗菌肽、蛙抗菌肽、猪抗菌肽

2、、鼠抗菌肽等的研究逐渐增多（郭玉梅，1997）。抗菌肽(antibacterialpeptides)是生物体产生的一种具有抗菌活性的多肽,1972年,瑞典科学家Boman等首先在果蝇中发现抗菌肽及其免疫功能,随后首先从惜古比天蚕蛹诱导分离到并命名为cecropin(汪以真等,2002)。1、抗菌肽分类、组成及性质1.1、抗菌肽的分类迄今为止,已在许多生物中发现300多种这样的内源性抗菌肽,可大致分为4类:cecropin(抗菌肽)类、富含pro残基的magainin(蛙皮素)、富含gly残基的melittin(蜂毒

3、素)和富含cys残基的defensin(防御素)。这些抗菌肽除了具有广谱的抗菌活性外,同时部分还具有高效的抗真菌、抗病毒、抗原虫、抗肿瘤活性。因此,这些肽类抗菌物质显示了在医学和农业上潜在的研究和应用价值(汪以真等,2002)。目前研究比较多的主要抗菌肽及其主要来源(见表1)。总结从生物界分离到的抗菌肽可达750多种,它们分布极其广泛,从病毒、细菌、植物、昆虫、软体动物、甲壳动物、两栖动物、鱼类、鸟类及哺乳动物等生物均有发现（李建民等，1999），表中只是列出其中的一部分。1.2、抗菌肽的组成抗菌肽是由30个左右

4、氨基酸残基组成的小肽,其分子质量约为4ku左右。这些抗菌肽都具有同样的特征：N端富含碱性氨基酸，成强碱性；C端中性疏水性。1.3、抗菌肽的理化性质多数抗菌肽的等电点大于7,表现出较强的阳离子特征。抗菌肽对热稳定,许多抗菌肽在100℃加热10min还能保持一定活力。抗菌肽对较大的离子强度和较低或较高的pH都有较强的抗性。另外,部分抗菌肽尚有抵抗胰蛋白酶和/或胃蛋白酶水解的能力。2、抗菌肽的抗菌机理在抗菌肽的高级结构还不太清楚的时候,对它的作用机理已做了许多研究。早先Okada等发现用麻蝇素I(Sarcotoxin

5、I)处理后,E.coli对脯氨酸和四苯基磷酸盐的吸收停止了,而这些物质的膜间运输需要膜间的电化学势,进一步的研究发现SarcotoxinI扮演着离子泵的角色,它使得细胞内的钾离子快速地被析出,三磷酸腺苷含量疾速下降。这些现象提示抗菌肽的抗菌作用可能是其在细菌的细胞膜上形成了孔道造成细胞内物质泄漏导致电化学势的丧失。为证实这一点,Nakajima等用酸性磷酯制备的脂质体与sarcotoxinIA作用,观察到包在脂质体里的葡萄糖分子被释放了(胡云龙，1997)。而关于髓源性防御素(一种内源性的光谱抗菌肽)的杀菌

6、机制研究较为清楚，其杀菌过程大致可分为三个阶段：首先，防御素被细胞膜附近某些位点的静电吸附；然后，在电动势的影响下，防御素在膜上形成多聚体共同构成膜活性物质，在膜结构中形成通道，很多的通道联合而将膜结构破坏；最后，如果上述损伤未被修复或除去，则细胞膜发生不可逆的损坏，致使靶细胞胞质渗漏，最终导致微生物细胞被杀死（Lehrer等，1989）。几乎所有抗菌肽都是阳离子型,大多具有两亲α螺旋和/或两亲β折迭结构。Boman，等(1993)研究了猪cecropinP1和PR39对大肠杆菌的作用机理,与cecropinP

7、1不同的是,PR39杀死正在生长的细菌比处于非生长状态的细菌要快得多,cecropinP1与昆虫抗菌肽一样也通过改变细菌细胞膜通透性而杀菌;而PR39则通过阻断细菌蛋白质和DNA的合成而杀灭细菌。cecropinP1在结构上与昆虫抗菌肽相似,它在细胞膜上也形成了电势依赖通道；这与Christensen等(1988)的报道一致,其杀菌过程为:首先抗菌肽分子两亲α螺旋上的正电荷与细菌质膜磷脂分子上的负电荷通过静电相吸而靠近;接着借助于分子中Ｎ端与Ｃ端间的连续结构的柔性,抗菌肽分子中的疏水端插入质膜中;然后两亲性α螺

8、旋也插入质膜中,这样就破坏了脂质双层原有的有序结构,由于α螺旋的两亲性使抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集在一起,从而在膜上形成离子通道,细菌最终不能保持正常渗透压而致死。哺乳动物防御素的二级结构是两亲β折迭,其杀菌机理类似于抗菌肽在膜上形成离子通道。从人防御素的二聚体晶体结构；Hill等(1991)认为防御素分子可能有三种方式与脂质双层相互作用并