抗菌肽原理和作用机理简介
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抗菌肽的作用机理抗菌肽是一类存在于多种生物体中的天然抗微生物活性的短肽。
它们能够杀灭或抑制多种病原微生物,包括细菌、病毒、真菌和寄生虫等。
抗菌肽的作用机理主要包括破坏细胞膜、抑制核酸和蛋白质的合成、调节细胞免疫反应等多种方式。
以下是对抗菌肽作用机理的详细解析:1.破坏细胞膜:抗菌肽通过与细菌细胞膜相互作用,改变其结构和功能,导致细胞膜的通透性增加,使其失去完整性。
抗菌肽能够进入细胞内,与细胞内的生物分子相结合,干扰细胞的正常代谢,从而导致细菌的死亡。
2.抑制核酸和蛋白质的合成:抗菌肽可以与细菌细胞内的核酸和蛋白质发生相互作用,抑制其正常的合成过程。
抗菌肽可以通过与DNA相互作用,干扰DNA的复制和转录过程,阻止细菌的遗传物质的正常复制和表达。
此外,抗菌肽还可以与细菌细胞中的RNA或蛋白质相互作用,抑制它们的合成和功能,导致细菌的死亡。
3.刺激免疫反应:抗菌肽不仅具有直接杀菌作用,还能够调节宿主细胞的免疫反应。
它们能够激活和增强宿主细胞的免疫系统,促进炎症反应的产生,引起炎症细胞的聚集和活化,增强炎症反应对微生物的清除能力。
此外,抗菌肽还可以增强巨噬细胞的吞噬活性,促进免疫系统的清除细菌的能力。
4.目标蛋白破坏:抗菌肽能够与细菌细胞内的特定蛋白质相互作用,从而导致其功能的异常和失活。
定向破坏细菌的特定蛋白质,可以有效地杀灭或抑制细菌的生长。
5.调节细菌的生物膜:细菌的生物膜是其生存和传播的关键结构,而抗菌肽能够改变细菌生物膜的组成和稳定性,减少细菌的防御能力和耐药性。
6.抗菌肽在治疗感染疾病时还可能与宿主宿主免疫反应相互作用,抑制炎症的过度反应,减轻组织损伤。
总的来说,抗菌肽具有多种作用机理来杀灭和抑制病原微生物的生长和繁殖。
这些机制可以综合起来作用,发挥抗菌活性。
抗菌肽具有广谱的抗菌活性,且对多种耐药菌株也表现出较好的抗菌效果。
因此,研究和利用抗菌肽在治疗和预防感染疾病方面具有重要意义。
抗菌肽简介范文
抗菌肽是一类天然的多肽,它能够抑制感染性细菌的生长,从而起到抗菌作用,是一类多功能的抗感染药物。
抗菌肽既可用于预防和治疗细菌感染,又可以作为改善内源性免疫不足症和生物体免疫系统的辅助治疗,促进机体的健康和繁殖。
抗菌肽在细菌与生物体之间具有激素作用,即它们的合成是被细菌感染而被细胞吸收的,这样细菌就会受到抑制。
从化学角度来讲,抗菌肽是由含有不同氨基酸的小分子肽组成的,其结构可以分为α螺旋、β折叠和圆环等形式,具有较高的抗菌强度,能向多种细菌类型抗性明显。
抗菌肽最初是从动物体内的免疫细胞中发现的,并被用于治疗细菌感染。
抗菌肽一般以多种形式存在,如发酵、生物合成、全基因组等形式,这些形式中,发酵是最常见的抗菌肽制造方式,主要是利用发酵菌体产生大量抗菌肽,从而实现了抗菌肽制剂的批量生产。
生物合成是高效率的抗菌肽制造技术,是采用分子生物学方法来合成合适的多肽序列,利用浓聚的特定氨基酸制造抗菌肽产品,可以有效地抗击多种细菌,是一种有效的抗菌药物制造技术。
抗菌肽抗菌机理研究方法概述
抗菌肽是一种具有广泛抗菌活性的小分子肽,可以通过破坏细胞膜、干扰
DNA/RNA合成等多种机制杀死细菌。
抗菌肽的研究旨在寻找更加有效的抗菌剂,以应对细菌对传统抗生素的耐药性。
本文将概述抗菌肽抗菌机理研究方法。
一般来说,抗菌肽的抗菌机理主要有两种:破坏细胞膜和干扰DNA/RNA合成。
因此,研究抗菌肽的抗菌机理需要对细菌的膜结构和核酸代谢进行深入了解。
常
用的研究方法包括荧光染色、电子显微镜观察、质谱分析、荧光共振能量转移等技术手段。
其中,荧光染色技术可以用来研究抗菌肽对细胞膜的影响。
该技术通过染色剂与膜上的磷脂结合,在荧光显微镜下观察抗菌肽的作用。
电子显微镜观察可以提供更高分辨率的图像,用于研究抗菌肽如何影响细胞膜的结构。
质谱分析可以鉴定出抗菌肽与膜蛋白的相互作用,以及抗菌肽的分子量、结构等信息。
荧光共振能量
转移技术则可以研究抗菌肽对细胞内核酸的影响,通过观察荧光信号的变化来评估抗菌肽的抑制效果。
此外,为了更好地研究抗菌肽的抗菌机理,还可以利用细菌突变体、药物敏感性实验等方法。
例如,利用细菌突变体可以确定抗菌肽对特定蛋白质的靶向作用,进一步揭示其杀菌机理。
药物敏感性实验可以通过比较不同菌株对抗菌肽的敏感性来评估抗菌肽的抗菌效果。
抗菌肽和免疫肽的分子机制和应用研究抗菌肽和免疫肽是一类分子结构类似的生物活性肽,它们在保护机体免受感染、增强免疫力等方面发挥着重要的作用。
这两种肽分子的分子机制和应用研究一直是生物学和医学领域的热门话题。
一、抗菌肽的分子机制和应用研究1. 抗菌肽的结构和功能抗菌肽是在生物体内被合成的短肽,具有广泛的抗菌谱,可破坏细菌细胞膜和膜蛋白的结构,导致细菌死亡。
抗菌肽在人体内不仅具有细菌杀灭功能,还具有调节免疫、促进愈合等功能。
2. 抗菌肽的分子机制抗菌肽破坏细菌的机制主要是通过靶向细菌细胞膜,将抗菌肽分子插入膜中形成孔道或破坏膜的相互作用,导致细菌死亡。
抗菌肽与细菌膜之间的相互作用与膜的性质、抗菌肽的物理化学性质等因素有关。
3. 抗菌肽的应用研究由于抗菌肽具有广谱抗菌作用和较强的细胞膜亲和力,已经在医学领域得到广泛的应用。
抗菌肽可用于开发新型的抗菌药物、生物材料,也可应用于食品、环境卫生等领域。
不过,抗菌肽的应用还需进一步研究和开发,探索其实际应用的可行性和安全性。
二、免疫肽的分子机制和应用研究1. 免疫肽的结构和功能免疫肽是一类由免疫系统细胞产生的小分子肽,具有增强机体免疫力、促进炎症反应等功能。
免疫肽在人体内参与了细胞因子的调节、抗炎等生理过程。
2. 免疫肽的分子机制免疫肽主要产生于人体免疫系统中的各种免疫细胞,如T细胞、单核细胞和巨噬细胞等。
免疫肽在机体内发挥免疫调节、抗炎等生理作用的机制主要是通过与细胞膜表面的相应受体结合进而发挥作用。
3. 免疫肽的应用研究免疫肽已广泛应用于医学、生物制药和免疫治疗等领域。
例如,一些免疫肽可用于诊断疾病、探测细胞表面受体、制备治疗用的单克隆抗体等。
此外,免疫肽还可用于开发治疗肿瘤、自身免疫性疾病等方面的新型药物。
总结抗菌肽和免疫肽在生物学和医学领域的研究十分重要,并具有广泛的应用前景。
不仅可以探索其分子机制,还可通过造影探针、靶向药物等方式实现其应用。
未来,抗菌肽和免疫肽的研究必将为人类疾病的防治提供更多可能性。
抗菌肽名词解释
抗菌肽是一种广泛存在于各种生物体内的短小多肽,可静态杀死
细菌和其他病原体,又难以产生抗药性。
抗菌肽促进人体免疫系统的
抵抗力,是一种天然的抗生素,具有广阔的应用价值。
一、抗菌肽的定义
抗菌肽,又称抗微生物肽,是由20~50个氨基酸组成的小肽分子,在细菌、病毒、真菌等微生物的细胞壁、膜和某些生物活性分子
上产生作用,其抗菌作用可以归纳为直接杀死细菌和增强机体免疫力。
二、抗菌肽的作用和分类
1.抗菌肽的作用:
抗菌肽的作用主要是在生物体内维持正常的微生物环境和免疫系
统的平衡。
在现代医学中,抗菌肽已经被广泛应用在各种领域中,如
医疗、生物技术、食品工业等。
2.抗菌肽的分类:
根据抗菌肽在分子中的位置和分子量,抗菌肽可以分为两类:核
酸抗菌肽和蛋白抗菌肽。
三、抗菌肽在医学中的应用
抗菌肽在医学中的应用主要包括:保健品、诊断试剂、药物等方面。
具体地说,抗菌肽可以用于预防和治疗细菌和真菌感染,缓解炎
症反应,促进伤口愈合等。
四、抗菌肽的研究热点
目前,抗菌肽研究领域的热点问题主要包括以下几个方面:
1.抗菌肽的确切作用机制尚不清楚,需要进行进一步的研究;
2.开发新型抗菌肽,如重组抗菌肽,寻找更多的关键作用环节,
提高稳定性和活性;
3.通过天然抗菌肽组合,提高抗菌活性,展开药物的临床应用。
五、结语
抗菌肽是一类天然的抗生素,具有抗菌、抗病毒、抗癌、调节免
疫、促进伤口愈合等多方面的作用。
在医学中的应用潜力巨大,值得人们积极研究和开发。
未来,抗菌肽的研究将更加深入,应用范围也将得到进一步拓展。
抗菌肽(一)背景:抗菌肽具有抗菌谱广、热稳定性强、分子量小及免疫原性小等特点,其杀菌机制独特,病原菌不易产生耐药性,有望开发成新一代肽类抗生素。
但部分抗菌肽具有空间结构不稳定、溶血活性等特点,限制了临床应用。
(二)研究目的:设计或改造天然抗菌肽,提高抗菌活性的基础上消除其溶血活性,促进抗菌肽在医药上的应用,有望开发成新型抗菌药物,为解决病原菌对传统抗生素日益增强的耐药性问题提供新的途径.(三)新产品开发:医疗器械、新型抗菌药物(四)抗菌肽作用模型:将抗菌肽杀死细菌过程分为以下3个步骤:首先抗菌肽的多聚体与细胞膜相互吸引使其结合到膜上;其次抗菌肽疏水的C末端插入膜中,而形成两亲α-螺旋的N端留在膜界面上;最后两亲性的α-螺旋插入质膜,在质膜上形成较大孔洞,从而使细菌细胞死亡[3]。
(五)抗菌肽结构与功能:目前已经发现的抗菌肽几乎所有都含有大量带正电荷的氨基酸,在本质上都是阳离子型的; 在抗菌肽高级结构中, 按照肽链结构可分为4 类: 即A- 螺旋、B—折叠、环形、伸展性结构[ 2]。
无论抗菌肽是以A—螺旋、B- 折叠还是环形形式出现,两亲结构(具有两个表面,一个亲水、一个疏水) 是其共同特征。
1、抗菌肽一级结构:抗菌肽N端富含亲水性氨基酸残基,如赖氨酸、精氨酸;C端富含疏水性氨基酸残基,如丙氨酸、甘氨酸,且通常酰胺化.这种两亲性是抗菌肽具有抗菌活性的关键原因之一。
2、抗菌肽二级结构:2。
1α-螺旋结构抗菌肽:α- 螺旋抗菌肽分子通过其两性α- 螺旋上的正电荷与细菌细胞质膜磷脂分子上负电荷之间的静电吸引而结合在质膜上,紧接着抗菌肽分子的疏水段借助于分子中 AGP 连接的柔性插入到质膜中, 然后抗菌肽分子两性α- 螺旋也插入到质膜中,这样就破坏了脂质双分子层原有的有序结构, 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[5, 6]。
抗菌肽作用机制抗菌肽是一种天然的抗菌分子,由细胞、组织和体液中的多种细胞因子、激素和蛋白质组成。
当人体感染细菌时,抗菌肽可以直接杀死细菌,抑制其生长和繁殖,从而起到治疗感染的作用。
抗菌肽的作用机制可以分为三个方面:直接杀菌作用、免疫调节作用和其他作用。
1. 直接杀菌作用抗菌肽可以直接杀死细菌,使其失去活性和生长能力。
抗菌肽具有多种杀菌机制,主要包括:(1) 破坏细胞膜结构:抗菌肽可以破坏细菌细胞膜,导致细胞内外环境失衡,进而引起细菌死亡。
(2) 抑制蛋白质合成:抗菌肽可以结合细菌核糖体上的RNA,抑制蛋白质的合成,从而杀死细菌。
(3) 损伤基因DNA:抗菌肽可以直接损伤细菌的DNA,阻碍其正常的遗传物质传递和蛋白质合成,从而杀死细菌。
2. 免疫调节作用抗菌肽还可以调节人体免疫系统的功能,帮助机体抵御细菌感染。
具体包括:(1) 促进炎症反应:抗菌肽可以刺激人体的免疫系统,增强巨噬细胞和中性粒细胞的吞噬和杀菌能力,进而加速感染部位的炎症反应。
(2) 调节免疫细胞功能:抗菌肽可以影响人体免疫系统中的各种免疫细胞,如T细胞、B细胞等,调节它们的功能和数量,提高机体的免疫力。
3. 其他作用抗菌肽除了直接杀菌和免疫调节作用,还具有其他各种生物学活性,如:(1) 抗肿瘤:抗菌肽可以破坏肿瘤细胞的膜结构和DNA,促进肿瘤细胞凋亡,从而抑制肿瘤生长和扩散。
(2) 促进创伤愈合:抗菌肽可以促进组织细胞生长和修复,加速创伤的愈合。
(3) 抗炎作用:抗菌肽可以抑制炎症因子的释放,缓解炎症反应,对治疗炎症性疾病有一定的作用。
浅谈抗菌肽抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobial peptide)或肽抗生素(peptide antibiotics),在动植物体内散布普遍,是天然免疫防御系统的一部份。
这种活性多肽多数具有强碱性、热稳固性和广谱抗菌等特点,而且对真菌、病毒及癌细胞也有作用。
世界上第一个被发觉的抗菌队是1980年由瑞典科学家等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽,定名为Cecropins。
一、抗菌肽的结构和特性天然抗菌肽一般是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽,水溶性好,分子量大约为4kD a。
大部份抗菌肽具有热稳固性,在100℃下加热10~15min仍能维持其活性。
多数抗菌肽的等电点大于7,表现出较强的阳离子特点。
同时,抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。
另外,部份抗菌肽尚具有抗击胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。
氨基酸N端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸,其C端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸。
在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基,这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的,另外一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的,这与抗菌肽的广谱抗菌活性有关。
抗菌肽在必然条件下形成α-螺旋和β-折叠结构。
二、抗菌肽的抗菌机理和特点一、抗菌肽的作用机理目前一样以为,抗菌肽作用于细胞膜,在膜上形成跨膜的离子通道,破坏了膜的完整性,造成细胞内容物泄漏,从而杀死细胞,不同类别的抗菌肽其作用机理可能不同。
2、抗菌肽作用机理的特点(1)作用部位的有效性传统抗生素作用是通过消除微生物生长或生存必需的功能实现的,如阻挠细菌蛋白质的合成或者改变酶的活性来达到杀菌目的,而细菌通过改变一种基因就足以对付抗生素的这种进攻。
抗菌肽则作用于细菌细胞膜,导致膜的通透性增大,以此穿透、杀灭细菌。
细菌必须改变膜的结构,即改变相当部分的基因才能防御抗菌肽的进攻,而这几乎是不可能的。
抗菌肽一、抗菌肽概述抗菌肽是本公司历经数年研发准备,于2013年发布的全新生物动物营养保健产品品牌,致力于从根本上减少人类食物链中抗生素使用,改善食品安全状况,增加饲料价值和养殖回报。
二、抗菌肽研究背景近年来滥用抗生素引发耐药性病菌产生,又因抗生素残留在肉、奶、蛋中有害于人的健康,加以我国进入WTO以后,欧共体、日本及美国以抗生素超标问题用技术壁垒限制我国动物源产品出口,为此寻求新型饲料添加剂是人们迫切要求解决的问题。
随着传统抗生素的毒副作用及其耐药菌株的出现,许多致病菌几乎对现有的抗生素均产生耐药性,对人类的健康构成了巨大的威胁。
寻找真正安全、高效的抗细菌和病毒感染药物已成为人们关注的焦点。
抗菌肽及其衍生物以其广谱抗菌、独特的作用机制、无残留无耐药性和绿色安全,成为后抗生素时代的最佳选择,已经在医药、食品、畜牧业、农业等领域显示出广泛的应用前景。
三、抗菌肽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。
由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性,因而命名为“antibacterial peptides,ABP”,中文译为抗菌肽,其原意为抗细菌肽。
抗菌肽在医药、食品和农业都有广泛应用。
抗菌肽用于饲料添加剂既可以增强动物抵抗力,促进动物生长,同时还减少药物残留,是一种绿色饲料添加剂。
抗菌肽来源于天然抗菌物,具有两亲性α-螺旋和β- 折叠结构,最佳作用分子量分布在5000-10000道尔顿之间,是采用现代生物基因工程技术将设计合成的抗菌肽基因转化于芽孢中表达并分泌到胞外,通过发酵工程生产获得对革兰氏阳性如金黄葡萄球菌,绿脓杆菌有效,对革兰氏阴性菌包括大肠杆菌、沙门氏菌有效又能抑制真菌白色念珠菌及曲霉菌等,抗菌肽能抑制乙型肝炎病毒DNA的增殖,有选择性地杀伤肿瘤细胞,对正常细胞无毒副作用。
本产品易溶于水可直接吸收到体内,对消化酶钝性,对热稳定,100℃水浴30分钟,不影响其杀菌作用。
抗菌肽作用机理直接杀灭作用:抗菌肽/防御素对病原微生物具很强的嗜膜性、与膜性结构吸附、融合、改变其通透性、导致其内容物外泄而致其死亡;具广谱抗菌、抗病毒活性,病原微生物不易对其产生耐药性;抗菌肽/防御素在工作浓度时对动植物的宿主细胞无毒性。
抗菌肽/防御素分子对于各种病原微生物的细胞或病毒的膜性结构具有高度的嗜膜性。
但是在分别杀灭细菌、病毒、真菌等不同的病原微生物时它们的作用机理也是不同的。
例如:在杀灭细菌时一般认为抗菌肽/防御素是通过正、负电荷间的相互作用来发挥作用的。
它们可以附着在细菌细胞质膜上穿孔而形成离子孔道,造成细菌细胞膜结构破坏,引起胞内水溶性物质大量渗出,而最终导致细菌死亡(每毫升抗菌肽可以杀死150万—300万个金黄色葡萄球菌和高致病大肠杆菌)。
但是在杀灭各种病毒时,一般认为它们一方面可以作用于病毒的膜性结构,使其丧失对易感细胞的侵染或即使能够侵染进入易感细胞,病毒也不能有效地在细胞内复制病毒,另一方面他们也可以通过改变易感细胞膜表面的受体,来有效阻断病毒进入细胞的途径。
而在抗杀真菌时,有些抗菌肽/防御素是通过它们能与甲壳素紧密结合的特性,来破坏真菌细胞壁中的结构性物质-甲壳素而杀灭真菌的。
(1毫克的抗菌肽可以高效杀死2500个霉菌孢子)由于抗菌肽/防御素独特地抗菌、抗病毒的作用机理,使得病原微生物很难对其产生耐药性。
免疫调节作用:动物的免疫器官是由细胞免疫和体液免疫两个系统所组成。
在细胞免疫方面,抗菌肽/防御素具有亲和素、凝集素和调理素的生物学活性;而在体液免疫方面,抗菌肽/防御素可以提高体液免疫系统的敏感性、激活系统的免疫记忆;提高机体的免疫力和抵抗力。
抗菌肽/防御素在动植物免疫系统中发挥着非常重要的免疫调节作用。
它们本身就是机体细胞免疫因子。
同时具有亲和素、凝集素和调理素的生物学活性。
通过在体内对各种外源性病原微生物的快速反应,抗菌肽/防御素将病原微生物凝集在侵染的局部,再通过亲和素和调理素的联络和调动,使得整个机体的免疫系统都充分地调动起来,与外源性的病原微生物进行斗争。
抗菌肽的作用机理研究表明,抗菌肽的作用机理分为两种,即膜结构破坏型机制和非膜结构破坏型机制。
1. 膜结构破坏型机制膜结构破坏型机制被广泛认为是抗菌肽的主要作用机理,该机制认为带阳离子的抗菌肽具有膜结合活性。
细胞壁上的镁离子能被抗菌肽取代,然后与负电性的脂多糖紧紧结合或者中和细胞壁上某一区域的电荷,导致细胞壁结构变形,抗菌肽可以穿过细胞壁,然后通过静电作用结合到细胞膜表面,随后抗菌肽疏水尾部插入细胞膜中的疏水区域[4],穿过细胞外膜,然后通过以下三种方式杀死细菌[5]:(1)形成离子通道。
抗菌肽在细胞膜表面聚集到一定程度后,以垂直方式重新定位作用于细胞膜,从而形成有规则结构的离子通道,破坏细胞膜的完整性,导致胞内大量的K+和内容物外流;(2)毯式学说。
抗菌肽先是聚集在膜的表面,多个肽分子形成肽聚体,直至触发浓度,肽聚体相互协作,向内部塌陷,毁坏了膜屏障。
(3)抗菌肽穿过细胞膜或核膜,定位于细胞内相应的位点,作用于胞内大分子,如DNA、RNA和蛋白质分子,可导致其合成受抑制,阻碍或抑制细胞组分的合成,影响代谢从而引起细胞死亡。
2.非膜结构破坏型机制研究表明,有些抗菌肽能够通过复杂的机制抑制靶细胞壁组分的合成,或是破坏细胞壁结构,从而杀死靶细胞,有些抗菌肽可以通过抑制细胞呼吸、抑制细胞外膜蛋白的合成杀死细菌[6]。
如溶菌酶就是一种通过非膜结构破坏机制抑制细菌的抗菌肽,其作用机理主要有两种,一是溶菌酶水解细胞中的β-1,4糖苷键,破坏了细胞壁结构使细胞壁出现部分缺失,失去了对细胞的保护作用,细胞质解体出现空腔;另外一种作用是溶菌酶通过渗透进入细胞内,吸附细胞内带有阴离子的细胞质,并发生絮凝作用,扰乱细胞正常的生理活动,从而杀灭细菌[7]。
四、抗菌肽的临床意义目前对抗菌肽的研究结论主要有以下几点:1.先天进化形成的生物古老的防御机制,是除表皮和粘膜之外的机体第二道免疫防线。
2.刺激免疫因子,激活细胞免疫( T细胞)和体液免疫(B细胞), 促进化学因子的表达和辅助淋巴细胞的增殖反应,提高机体的免疫水平,清除病原。
概述抗菌肽(antibacterial peptide)拼音:kàng jūn tài1980年后的数年间,人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。
由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性,因而命名为“antibactetial pepiides,ABP”,中文译为抗菌肽,其原意为抗细菌肽。
随着人们研究工作的深入开展,发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用,因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。
概念和分类概念抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类分子量在4KD左右,具有抗菌活性的碱性多肽物质。
最初,人们在研究北美天蚕的免疫机制时,发现其滞育蛹经外界刺激诱导后,其血淋巴中产生了具有抑菌作用的多肽物质,这类抗菌多肽被命名为天蚕素(Cecropins)。
后来,从其他昆虫以及两栖类动物、哺乳动物中,也分离到结构相似的抗菌多肽。
迄今为止,在不同动物组织中已发现了很多具有抗菌作用的蛋白质和多肽,已有70多种抗菌多肽的结构被测定,抗菌肽的概念得到了极大的扩展。
根据抗菌肽的结构分类可将其分为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)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。
根据抗菌肽的来源分类可将其分为6类:(1)昆虫抗菌肽昆虫是种群最大的生物种类,抗菌肽的数量难以估量。
现在,仅在鳞翅目、双翅目、鞘翅目和蜻蜓目等8个目的昆虫中发现超过200多种昆虫抗菌肽类物质,仅从家蚕这一种昆虫获得了40个抗菌肽基因。
抗菌肽抗菌机制及研究热点抗菌肽是一类具有广泛抗菌活性的小分子肽,其分子量通常在1-10 kDa之间。
抗菌肽具有多种抗菌机制,包括破坏细胞膜、抑制蛋白质合成、破坏DNA等。
本文将从这些方面介绍抗菌肽的抗菌机制及研究热点。
破坏细胞膜抗菌肽的破坏细胞膜机制是其最为重要的抗菌机制之一。
抗菌肽通过与细菌细胞膜上的负电荷相互作用,导致细胞膜的破坏和细胞死亡。
抗菌肽的破坏细胞膜机制具有广泛的适应性,可以对抗多种细菌,包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
抑制蛋白质合成除了破坏细胞膜外,抗菌肽还可以通过抑制蛋白质合成来发挥抗菌作用。
抗菌肽可以与细菌的核糖体结合,阻止其正常的蛋白质合成过程,从而导致细菌死亡。
这种机制对于一些耐药菌的治疗具有重要意义。
破坏DNA抗菌肽还可以通过破坏细菌的DNA来发挥抗菌作用。
抗菌肽可以与细菌的DNA结合,导致DNA链的断裂和细菌死亡。
这种机制对于一些耐药菌的治疗也具有重要意义。
研究热点目前,抗菌肽的研究热点主要集中在以下几个方面:1. 抗菌肽的结构与功能关系研究。
通过对抗菌肽的结构与功能之间的关系进行研究,可以更好地理解抗菌肽的抗菌机制,为抗菌肽的设计和开发提供理论基础。
2. 抗菌肽的生物合成研究。
抗菌肽的生物合成机制是目前研究的热点之一。
通过对抗菌肽的生物合成机制进行研究,可以为抗菌肽的生产提供新的思路和方法。
3. 抗菌肽的应用研究。
抗菌肽具有广泛的应用前景,包括医药、食品、农业等领域。
目前,抗菌肽的应用研究已经成为研究的热点之一。
总结抗菌肽具有多种抗菌机制,包括破坏细胞膜、抑制蛋白质合成、破坏DNA等。
目前,抗菌肽的研究热点主要集中在抗菌肽的结构与功能关系研究、抗菌肽的生物合成研究和抗菌肽的应用研究等方面。
随着对抗菌肽的研究不断深入,相信抗菌肽将会在医药、食品、农业等领域发挥更加重要的作用。
抗菌多肽的作用机理--抗菌肽对细菌作用的几种原理对抗菌多肽的作用机理从抗细菌、抗真菌、抗癌细胞、抗寄生虫及天然免疫等几个方面进行了阐述一、抗茵多肽对细菌的作用机理目前业内大部分认同的原理:抗菌多肽分子通过其两亲性仅螺旋上的正电荷与细胞质膜磷脂分子上负电荷之间的静电吸引,然后,抗菌多肽中和细菌外膜的负电荷,使细菌表面被破坏,或者抗菌物质占据了与细菌表面脂多糖(1ipopolysaccharide,LPS)相结合的二价阳离子位点,破坏了细菌外膜,抗菌肽分子的疏水端借助于分子中的连接结构的柔性,随继插入到质膜中,之后抗菌肽分子两亲性仅一螺旋也插入到质膜中,多个肽分子共同作用形成了离子通道,这样就打乱了质膜上蛋白质和脂质原有的排列秩序,使细菌细胞破裂,原生质泄漏而死亡。
抗菌多肽穿透细菌外膜后可能通过以下几种方式杀死细菌1、膜崩溃现象2、形成离子通道3、作用于细菌 DNA4、“毯”式模型。
肽分子通过与膜脂相互作用来破坏膜屏障而不是形成通道二、抗菌多肽对真菌的作用机理1、形成孔洞学说抗菌肽与细胞膜结合,导致膜穿孔。
细胞内容物外泄。
可能机制是在膜上形成孔道,破坏膜的完整性,引起细胞内容物的外流,最终导致真菌死亡。
2、抑制细胞壁的形成学说抗菌多肽通过抑制细胞壁的形成。
达到杀菌目的。
葡聚糖及几丁质是真菌细胞壁的重要组分。
抗菌多肽通过抑制葡聚糖和几丁质的合成,破坏病原菌细胞壁的合成,从而达到杀菌的作用。
3、破坏细胞膜学说抗菌肽与膜作用,破坏脂膜,肽分子垂直于膜上,与磷脂头部相互作用,形成超分子复合孔,导致离子等流出,离子的流出降低了质子梯度,破坏了膜的极性,阻止了ATP的产生及细胞代谢,进而导致细胞的死亡。
4、抑制细胞呼吸作用学说抗菌肽可导致细胞呼吸减弱或完全停止。
5、作用于细胞 DNA学说抗菌肽可以破坏 DNA的合成或插入DNA双链中。
三、抗茵多肽对肿瘤细胞、癌细胞的作用机理抗菌肽在作用于细胞膜的同时,也造成了细胞骨架的损伤,从而在一定程度上影响了微管的正常功能,如辅助有丝分裂、维持细胞形状等。
抗菌肽
(一)背景:抗菌肽具有抗菌谱广、热稳定性强、分子量小及免疫原性小等特点,其杀菌机制独特,病原菌不易产生耐药性,有望开发成新一代肽类抗生素。
但部分抗菌肽具有空间结构不稳定、溶血活性等特点,限制了临床应用。
(二)研究目的:设计或改造天然抗菌肽,提高抗菌活性的基础上消除其溶血活性,促进抗菌肽在医药上的应用,有望开发成新型抗菌药物,为解决病原菌对传统抗生素日益增强的耐药性问题提供新的途径。
(三)新产品开发:医疗器械、新型抗菌药物
(四)抗菌肽作用模型:将抗菌肽杀死细菌过程分为以下3个步骤:首先抗菌肽的多聚体与细胞膜相互吸引使其结合到膜上;其次抗菌肽疏水的C末端插入膜中,而形成两亲α-螺旋的N端留在膜界面上;最后两亲性的α-螺旋插入质膜,在质膜上形成较大孔洞,从而使细菌细胞死亡[3]。
(五)抗菌肽结构与功能:目前已经发现的抗菌肽几乎所有都含有大量带正电荷的氨基酸, 在本质上都是阳离子型的; 在抗菌肽高级结构中, 按照肽链结构可分为 4 类: 即A- 螺旋、B- 折叠、环形、伸展性结构[ 2]。
无论抗菌肽是以A- 螺旋、B- 折叠还是环形形式出现, 两亲结构(具有两个表面, 一个亲水、一个疏水) 是其共同特征。
1、抗菌肽一级结构:抗菌肽N端富含亲水性氨基酸残基,如赖氨酸、精氨酸;C端富含疏水性氨基酸残基,如丙氨酸、甘氨酸,且通
常酰胺化。
这种两亲性是抗菌肽具有抗菌活性的关键原因之一。
2、抗菌肽二级结构:
2.1α-螺旋结构抗菌肽:α- 螺旋抗菌肽分子通过其两性α- 螺旋上的正电荷与细菌细胞质膜磷脂分子上负电荷之间的静电吸引而结合在质膜上, 紧接着抗菌肽分子的疏水段借助于分子中AGP 连接的柔性插入到质膜中, 然后抗菌肽分子两性α- 螺旋也插入到质膜中, 这样就破坏了脂质双分子层原有的有序结构, 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[5, 6]。
α- 螺旋两性抗菌肽的主要特点是抗菌肽分布广, 数量多, 并具有广谱抗性; 且抗菌肽长度短( < 40 个氨基酸残基), 易于化学合成; 同时抗菌肽线性结构简单, 易于通过圆二色谱分析和多维核磁共振进行结构测定,具有很强的抗菌活性,且对哺乳动物细胞无毒副作用。
因此, 目前将α- 螺旋两性抗菌肽的肽链结构作为主要的研究对象。
2.2β-折叠和环状结构抗菌肽:具有反平行的B折叠结构, 在分子内含有2- 6个二硫键, 二硫键存在于两个构成B折叠的肽段之间, 起到稳定抗菌肽结构的作用, 也有助于抗菌肽穿过细胞膜, 但对抗菌肽的抗菌活性没有影响。
环状结构的抗菌肽抗菌作用机理同α-螺旋型抗菌肽基本相同, 都是破坏肿瘤细胞或细菌质膜结构, 引起胞内水溶性物质大量渗出, 从而最终导致肿瘤细胞和细菌死亡。
不同之处是由于防御素分子太小而不能以单聚体的形式造成膜穿孔, 但其分子结构和电生理研究提示,
防御素分子能以多聚体的形式作用于胞膜。
2.3含伸展片层结构:这类抗菌肽缺少典型的二级结构, 通常呈线型, 富含脯氨酸、甘氨酸, 其抗菌活性结构是通过肽与膜脂间的氢键或范德华力形成的, 不依赖于残基间的氢键。
抗菌肽三、四级结构:抗菌肽的三、四级结构多种多样,且会随着周围环境的变化而有所不同。
(六)影响抗菌肽抑菌活性的主要生化性质包括:螺旋度、疏水性、两亲性、正电荷数。
他们之间相互制约,相互影响;研发具有高活性、高结构稳定性和低溶血性的新型抗菌肽。
1、螺旋度:目前仍未有对抗菌肽螺旋度与抗菌活性相关性的定量描述报道。
主要原因可能是因为抗菌肽的活性受多种因素决定,氨基酸替换除改变螺旋度外,同时也导致其它结构参数的改变。
但是已有一些文献报道[4-5]:螺旋性增加能导致溶血活性极大地升高。
用D-型氨基酸替换其同分异构体L-型氨基酸是目前研究抗菌肽螺旋度与抗菌活性和溶血性关系的有效方法之一。
因为D-型氨基酸替换不利于肽链螺旋形成,能降低螺旋含量,同时并不改变其净电荷数和疏水性。
2、疏水性:在一定条件下,疏水性越大,抗菌肽的抗菌活力也就越强。
然而疏水性比例存在一个最优范围,在此范围内抗菌活性最高,在此之外抗菌活性急剧下降[2]。
疏水性对抗菌肽溶血活性的影响比对抗菌活性影响更大。
高度的疏水性与抗菌肽对真核细胞的毒性密切相关。
因此,可以在保持抗菌肽高抗菌活性的范围内降低其疏水
性以减弱溶血性。
3、两亲性:提高抗菌肽的两亲性,有助于抗菌肽抑菌活性的提高。
因为两亲性结构有利于抗菌肽与细胞膜的结合,当其与细胞膜相互作用时,亲水面与磷脂的头部通过静电相互作用结合,同时疏水面与磷脂的尾部通过疏水作用相互结合。
4、正电荷数:阳离子性决定其作用对象的选择性。
增加抗菌肽的阳离子性有助于提高抗菌肽的杀菌活性。
大多数抗菌肽带正电荷,细菌的外膜带负电荷,抗菌肽通过静电吸引作用结合到细菌表面。
所以,阳离子特性是绝大多数抗菌肽具有抗菌活性所必需的,正电荷有助于低浓度抗菌肽在膜表面富集达到有效杀菌浓度,正电荷的多少则直接影响其抗菌活性的强弱。
但抗菌肽正电荷数和抗菌活性间也无绝对正相关性。
有实验表明[21],当正电荷增加到一定数目之后,继续增加正电荷数,抗菌活性就不再增加。