抗菌肽简介

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。

抗菌肽概况1.1 抗菌肽的基本概况抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobialpeptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。

抗菌肽是近年来发现的广泛存在于自然界的一类阳离子抗菌活性肽。

越来越多的证据表明它们在宿主先天性免疫和适应性免疫中有着重要的作用。

目前国内外对抗菌肽的研究开发正不断深入。

抗菌肽(antibacterialpeptides)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多肽。

抗菌肽是由生物细胞特定基因编码，经特定外界条件诱导产生的一类多肽。

1972年，瑞典科学家Boman对惜古比天蚕(Hyalophoracecropia)蛹注射蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，首次发现了抗菌肽cecropin。

此后，对抗菌肽的研究取得了很大的进展，目前在昆虫、植物、哺乳动物、病毒、两栖类以及人类中已发现类似的抗菌活性物质达2000多种。

抗菌肽广泛存在于动物的免疫细胞(如吞噬细胞)、各种脏器的粘膜、皮肤以及植物的花、果、叶中。

有专家推测，抗菌肽在进化意义上最早可能参与了早期真核细胞的噬菌作用，这种作用既是细胞自身防御的需要，而且有可能通过降解微生物为自身生长提供需要的营养，并且最终在生物进化过程中作为防御分子被保留下来。

由于抗菌肽具有小分子的特点，可以快速合成并易于大量存储，与特异性免疫反应相比能更加迅速地对病原菌作出反应，使其成为生物机体先天性非特异性防御系统的重要组分，此外，抗菌肽还具有稳定、水溶性好、抗菌机制独特、对高等动物正常细胞无害等特点，显示了在医学和农业上潜在的研究价值和应用价值。

近年来，有关抗菌肽及其应用逐渐成为动物学、植物学、药理学及生理学等领域的研究热点。

1.2 抗菌肽的理化性质包括细菌、真菌、昆虫、被囊动物(tunicate)、两栖类动物、甲壳类动物、鸟类、鱼类、哺乳动物(包括人类)以及植物在内的所有生物体都可产生抗菌肽。

抗菌肽抗菌肽（antibacterial peptides,ABPs）是生物体产生的一类具有广谱抗菌、抗病毒、杀寄生虫、抗肿瘤等活性的小分子多肽的总称，广泛分布于自然界的各种生物体内。

国际文献中趋向于称为抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMPs）或者“肽抗生素”（peptide antibiotics）。

抗菌肽是宿主天然防御的重要参与者，在先天性免疫和获得性免疫中发挥重要作用，因其产生比IgM快100多倍,因此也被称为机体的第一道防线[1]。

单细胞生物体产生的抗菌肽能够增强自身的竞争优势[2,3]，而多细胞生物体产生的抗菌肽是先天性免疫系统极其重要的组成成分, 在抵抗外来微生物的入侵方面发挥重要作用[4,5]。

抗菌肽因其具有抗菌谱广、不受传统抗生素耐药突变株影响、不易产生耐药菌株、与传统抗生素有协同作用、中和内毒素等特性，90年代以来已成为国内外免疫学和分子生物学的研究热点，研究内容主要包括抗菌肽的分离与纯化、蛋白质构型与功能的关系、作用机理、应用基因工程克隆与表达抗菌肽基因、改造合成抗菌肽基因以及动植物的转抗菌肽基因工程等[6]。

由于抗菌肽具有天然抗菌性，作用迅速,选择性强,而且很少有耐药性的发生,因此很有可能成为新一代绿色抗菌剂和免疫调节剂。

1抗菌肽的分布、种类和理化特性抗菌肽最早是在1972年由瑞典的科学家Boman等[7]在果蝇中发现，而第一个真正意义上的抗菌肽是由Steiner等[8]从惜古比天蚕蛹中通过注射阴沟肠杆菌及大肠埃希氏菌诱导分离出来，定名为天蚕素（Cecropins）。

目前已知的抗菌肽有1200多种，已从生物界包括细菌、真菌、昆虫、鱼类、两栖类动物、甲壳类动物、鸟类、哺乳动物和植物体中都发现了抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类，主要由消化道、呼吸道、泌尿生殖道和皮肤的上皮细胞或淋巴细胞等产生[9]。

而每个有机体内都含有多种不同种类的抗菌肽，如在牛体内就发现了包括defensin、BMAP、indolicidin、bactenecin以及其它具有抗菌活性的蛋白片段在内的38种抗菌肽[10]。

抗菌肽的概念抗菌肽（Antibacterial peptide）又叫抗微生物肽（Antimicrobial peptide）、抗生素肽（Antibiotics peptide），是在多种生物体内存在的具有广谱杀菌、抑病毒、抑杀肿瘤细胞等多种作用的一类活性多肽。

1974年，瑞典科学家Boman等人向眉纹天蚕蛾(Samia cynthia)蛹注射阴沟通杆菌及大肠杆菌时，在血淋巴细胞中发现了一种具有抗菌活性的碱性多肽类物质。

随后诱导惜古比天蚕(Hyalophra Cecropia)蛹也发现了类似的抗菌活性物质。

1981年，这种具有抗菌活性的物质被命名为cecropin，这是人们第一次真正意义上发现抗菌肽。

目前科学家已在昆虫、哺乳动物、两栖动物和细菌的体内或分泌物中发现了上千种的抗菌肽。

1．抗菌肽理化特性和结构抗菌肽一般由10～50 个AA组成，分子量较小，无（弱）免疫原性。

富含疏水和碱性aa，所以多数抗菌肽都带正电荷。

由于抗菌肽分子量小，大多数抗菌肽只具有二级结构，这就决定了抗菌肽耐高温能力较强，并且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。

抗菌肽的二级结构包括（1）α-螺旋结构，如天蚕素（Cecropins），蛙皮素（ Magainins）等。

（2）β-折叠型，该类抗菌肽是在分子内有2～6个二硫键的抗菌肽类，有代表性的是动物防御素。

β-防御素广泛存在于不同的上皮组织中，可能参与上皮和黏膜的抗感染防御。

利用射线晶体衍射研究人嗜中性粒细胞中分离到的防御素(HNP-2)的结构时发现，在晶体状态下，防御素是以二聚体形式存在的。

每个单体都有3股反平行的折叠片以二硫键连接，不对称的2个单体分子紧密靠近，并对二次旋转轴对称。

（3）伸展性螺旋结构，该类抗菌肽不含半胱氨酸，但富含脯氨酸和精氨酸或色氨酸等，由15～34个氨基酸残基组成，在两性分子内部形成分子内α-螺旋，如从蜜蜂体内分离到的apidaecins中脯氨酸和精氨酸的含量分别高达33% 和17 %。

抗菌肽的作用机理
内容包括以下方面：抗菌肽的定义、结构和分类；抗菌肽的作用机理；抗菌肽的药理特性，具有什么特点；抗菌肽的药效原理，发挥怎样的作用；以及抗菌肽在临床应用的优势和不足等内容。

抗菌肽是指一类由长期经进化的天然多肽构成的肽类药物，具有独特
的结构和生物学活性，能有效抑制和杀灭细菌、真菌、病毒和其他病原体，从而抑制其传播。

抗菌肽的结构和形式主要可分为2类，即“短抗菌肽”
和“长抗菌肽”。

短抗菌肽是指具有抗菌特性的单体肽类，其结构主要由4—15个氨基酸组成，结构比较简单，由多种不同的氨基酸构成，如环氨酸、丝氨酸、酪氨酸和苏氨酸等。

相反，长抗菌肽是指一类有机多肽，其
结构主要由20—50个氨基酸组成，结构复杂，由多种不同的氨基酸组成，具有较高的生物活性和良好的安全性。

抗菌肽及其在饲料中的应用抗菌肽概述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，随后从惜古比天蚕蛹诱导分离到并命名为cecropin。

此后人们相继从细菌、真菌、两栖类、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有类似性质的活性蛋白。

抗菌肽又称抗微生物肽（antimicrobial peptide）或肽抗生素（peptide antibiotics），在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。

抗菌肽不仅具有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病毒、及癌细胞也有作用。

其对畜禽具促生长、保健和治疗疾病的功能，属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。

具有广阔的应用前景。

抗菌肽的分类抗菌肽按结构、功能大致分为四类：cecropin（天蚕素）类；富含pro残基(脯氨酸）的magainin（蛙皮素）；富含gly残基（甘氨酸）的melittin(蜂毒素）；富含cys 残基（半胱氨酸）的defensin（防御素）。

抗菌肽按来源一般分为六类：哺乳动物抗菌肽、两栖动物抗菌肽、昆虫抗菌肽、植物抗菌肽、细菌抗菌肽、病毒抗菌肽抗菌肽的结构和特性通常由数十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。

含有4个或多于4个带正电荷的氨基酸，N端亲水C端硫水具有双亲的性质；具有热稳定性，在100℃加热10-15分钟仍能保持其活性。

等电点大于7，表现出较强的阳离子特性。

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；具备抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶水解的能力。

抗菌肽的作用机理抗菌肽是以一端插入细菌细胞膜，通过¡°打孔¡±形成一个通道，使细菌细胞膜破裂，原生质¡°泄漏¡±而死亡。

（对于G阴性菌，抗菌肽易与其外膜上的带负电荷脂多糖相互作用，从而破坏外膜结构以穿越内膜，而G阳性菌不具有脂多糖，但其表面由于肽聚糖中的胞壁酸、透质膜）抗菌肽的作用机理抗菌肽的杀菌机制模拟图抗菌肽的杀菌机制模拟图孔道外溢抗菌肽的作用机理特点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，如阻扰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。

什么是抗菌肽？世界上发现的第一个抗菌肽是天蚕素,是1980年瑞典科学家G.Boman等人用阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的抗菌活性多肽物质，定名为Cecropins。

随后又在其他生物体内陆续发现了多种抗菌肽,如蛙皮素〔magainins〕,蜂毒素〔melittins〕,防御素〔defensins〕等, 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。

随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对局部真菌、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。

抗菌肽是一种具有螺旋构造的线性多肽，富含氨基酸。

抗菌肽的抗菌机制抗生素抗菌机制是抗生素与病原体特定部位的受体结合从而使病原体的正常构造遭到破坏或使某些生物合成受阻，以到达抑菌或杀菌的作用，当其作用的靶位点发生改变时，抗生素就会失去其抗菌作用。

抗菌肽只对原核生物细胞产生特异性的溶菌活性，对最低等的真核生物如真菌及某些植物的原生质体、某些肿瘤细胞等也有一定的杀伤力，而对人体正常的细胞那么无损伤作用。

从大量的资料来看，目前关于抗菌肽的作用机理还不能达成共识，这也是今后研究的重点内容之一，但是与传统的抗生素相比，抗菌肽的活性具有广谱性、高效性、稳定性、快速杀菌能力和免疫系统的相互作用等特点。

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]。