抗菌肽的抗菌机理及其应用

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、 鼠抗菌肽等的研究逐渐增多（郭玉梅，1997）。

抗菌肽(antibacterial peptides)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 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,它们分布及其广泛,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个左右氨基酸残基组成的小肽,其分子质量约为4 ku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10 min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。

表1 目前研究较多的抗菌肽及其主要来源

抗菌肽名称                   来源

细菌素(Bacteriocin)     革兰氏阴性细菌

CAP18                   兔粒细胞

hCAP18                  人体

Cathelindin          哺乳动物白细胞

植物防御素           植物种子

短杆菌肽(Gramicidin) 短杆菌

Indolicidin          牛嗜中性粒细胞

爪蟾抗菌肽           非洲爪蟾

RTD1                 猕猴白细胞

Cecropin             蚕蛹

Defensin             哺乳动物,昆虫

Pleurocidin          比目鱼

Drosomycin           果蝇

皮肤蜂毒肽(Melittin) 蜜蜂毒液

乳链菌肽(Nisin)      革兰氏阳性细菌

PGLa                 白细胞

Protegrin            猪细胞

Tachyplesin          猪、马血细胞

2 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 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Sarcotoxin I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)。

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