抗菌肽及其在畜牧业中的应用

时间：2009-09-30 点击：次来源：阳光畜牧网作者：阳光畜牧网 - 小 + 大

    在植物中发现的抗菌肽几乎都属于二硫键铰链多肽，富含半胱氨酸，并且所有的半胱氨酸都形成分子内二硫键，它们大都是阳离子多肽，有较好的热稳定性。其中研究比较广泛的是植物防御素，MENDEZE[4]等人于1990年首次从大麦、小麦种子中分离出植物该物质，并命名为γ-thionins，随后因发现与哺乳动物和昆虫的防御素结构有很大相似性，故重新命名为植物防御素。THOMMABP[5]经分析各类植物防御素发现分子量一般在5KD左右，一般含有45～54个氨基酸残基，且其中所含的Cys是高度保守的。典型的植物防御素包括一段3条链的反平行的β-折叠和一段α-螺旋，其中α-螺旋中的CXXXC片断的Cys通过分子内二硫键与C末端β链的CXC片断中的Cys相连，BONMATIN J M[6]证明其结构模型与昆虫防御素相同。
    此外，Bruno P A[7]等人从紫茉莉中分离提取出2种植物抗菌肽，命名为MJ-AMP1和MJ-AMP2，分别由37和36个氨基酸残基构成，二者都含有3个二硫键，且仅存在4个氨基酸序列的差异。经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析发现它们可以由原始形态凝聚成为二聚物，表现出广谱抗菌性能。
    2.3 微生物源抗菌肽
    微生物抗菌肽是微生物分泌的用以保护自身，杀灭或抑制其它细菌、真菌等的小分子多肽，包括环形肽、糖肽和脂肽，如短杆菌肽、杆菌肽、多黏菌素肽和乳酸链球菌肽等[8]。无论由何种微生物合成或分泌，微生物源抗菌肽都有一些共同个特点，即：一般含有10～20个不等的氨基酸残基，分子量为3000Da左右（只有极少数超过9000Da）。其中由乳酸菌(1actic acid bacteria，LAB)产生的细菌素和由木霉属土壤真菌非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase NRPS)合成的Peptaibol是目前研究得最多、最深入的微生物抗菌肽。Twomey D[9]指出由乳酸菌产生的乳酸菌球菌肽A、Z、3147含有33～36个氨基酸残基不等，分子量分别为为3353、3330、3323。Chugh JK等人将现有的Peptaibol分为9个亚类后，通过序列组成分析，发现所有的Peptaibol都含有40%的α-氨基异丁酸(AIB)，C末端为氨基醇的肽，分子长度在5-20残基之间，多数为l5～20残基[10]。如今，随着人们对抗菌肽研究深入，有越来越多的微生物源抗菌肽被发现，如芽胞杆菌（Bacillus suhtilis Jm4）产生的Subpetin JM 4-A/B、鼠链球菌（Streptococcus rattus）产生的BHT-A/B、蒙氏肠球菌（Enterococcus mundtii ST4V）产生的Peptide St 4 V、短链球菌（Streptococcus boyis HjS/ Hc5）产生的Bovicin HJ 50/HC 5[11-15]。
    2.4 两栖类源抗菌肽
    1987年Zasloff发现了第一个两栖类抗菌肽，并命名为Magainins，它是爪蟾产生一类含有21～27个氨基酸残基的碱性元半胱氨酸的抗菌肽[16]，也是目前研究得较多的一类两栖抗菌肽。Maria Luisa Mangoni[17]等人以Rana esculenta为试验对象检验抗菌肽的分泌，结果表明，两栖动物皮肤腺可以分泌大量抗菌肽，但是其在无菌状态下是不分泌的，需经过微生物的刺激，且那些在普通环境下的蛙腺细胞具有可再生的能力，那些在无菌环境下处理过的蛙腺细胞则不具备此能力。MSI-78和MSI-594是Magainin的两种衍生类似物，前者氨基酸序列经测定为GIGKFLKKAKKFGKAFVKILKK-NH2，含有9个单位阳离子电荷，后者序列则为GIGKFLKKAKKGIGAVLKVLTTGL-NH2，含有6个单位阳离子电荷[18] ，二者都具有较好的抗菌性能。
    从目前发现、分离的两栖类抗菌肽和以往的研究来看，其主要来源是蛙类和泥鳅等易于实验的动物，且几乎所有已发现的两栖类抗菌肽一级结构都得到了分析，氨基酸残基数集中在20-35个之间（少数抗菌肽残基数超过了40）。除Distinctin以外，两栖类抗菌肽均为单链肽，含有较多的亮氨酸和异亮氨酸残基，属于疏水肽，同时也含有一些精氨酸和赖氨酸残基，因而又属于阳离子肽。
    2.5 哺乳动物（除人以外）源抗菌肽
    哺乳动物的抗菌肽广泛存在于嗜中性白细胞、肠道黏膜和皮肤等位置。目前研究的重点主要集中在两类抗菌肽分子，一类是哺乳动物防御素，一类是Cathelicidin家族[19]。前者一般为3～4kD的阳离子小肽，由6个半胱氨酸组成链内二硫键和杀菌机制相关的双亲性分子结构，相比之下，后者则结构简单，不含半胱氨酸，为线性分子。
    有学者根据肽链长度、氨基酸序列同源性、基因结构和表达位点，β-防御素可分为两种，第一种为含68～69个氨基酸残基的前体肽，且每个残基均含有一个内含子大于6.5Kb的相关基因。第二种则少5～6个残基，每个残基含有一个内含子小于2Kb且连接十分紧密的基因。但因很多抗菌肽基因家族存在明显的中间差异，此分类仍有待商榷。
    此外，还有一些猪体抗菌肽也备受人们关注，如从猪小肠纯化的NK-lysin、PR-39和由猪白细胞提取的Protegrins(PGs)，它们分别含有78、39、16～18个氨基酸残基，分子量从3339Da～8294Da不等，对各种病原菌都有明显的杀灭作用[20，21]。
    2.6 水产类抗菌肽
    从以往的研究看，水产中发现的抗菌肽主要集中在鱼、虾类，且发现的数量远不及其它物种。但是与其它来源抗菌肽相比，水产类抗菌肽具有溶血效应小，种类多样化等优点，表现出更强的杀菌作用和比其它种类更具优势的应用前景。目前，从南美白对虾中(Shrimp Penaeus vannamei)提取的Penaeidins是发现得较早且研究得最深入的水产类抗菌肽，其成熟分子大约由52-60个氨基酸残基组成，含有较多的阳离子，N端富含脯氨酸，C端由3个分子内二硫键维持稳定[22]。 Delphine Destoumieux[23]等人指出抗菌肽Penaeidins产生并储存于虾类的粒性白细胞中，对于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有抗菌活性，一旦遇微生物的刺激即可释放出来发挥作用。
    水产类抗菌肽一般由20～60个氨基酸残基组成，分析各国学者已报道的序列，发现这些多肽氨基酸序列间的同源性较低，种间差异极大，但也存在一些共同特征，即：含有较多精氨酸或赖氨酸、分子带正电、含有较多疏水氨基酸、可使分子折叠成疏水或双亲性α螺旋结构等。

上一篇：高锰酸钾在兽医临床上的应用（1）

下一篇：母猪难产时正确使用催产素