甲壳动物抗菌肽研究现状及前景
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抗菌肽作为抗菌药物研究的新方向抗菌肽是一类天然存在于动物和植物中的小分子蛋白质,具有广谱抗菌活性。
近年来,随着抗生素耐药性的不断增加,对新型抗菌药物的需求越来越迫切。
在此背景下,研究人员开始将目光投向抗菌肽,探索其作为抗菌药物的潜力。
抗菌肽作为抗菌药物研究的新方向,具有很大的发展前景。
首先,抗菌肽具有广谱抗菌活性。
与传统的抗生素相比,抗菌肽可以同时作用于多种病原微生物,包括细菌、真菌和病毒等。
这一特性使抗菌肽成为一种潜在的替代抗生素的选择,尤其是对于多种耐药菌株。
此外,研究表明,抗菌肽还可以通过与生物膜相互作用,增强对细菌的杀菌效果。
这使得抗菌肽具有抗生素之外的独特优势。
其次,抗菌肽具有较低的耐药性发展潜力。
抗生素耐药性是当今医学领域面临的一个重要挑战。
研究发现,抗菌肽对于细菌产生耐药性的能力较低。
这是由于抗菌肽通过干扰细菌的膜结构、靶向细胞的关键蛋白和DNA等多种机制发挥抗菌作用,使得细菌难以产生有效的抗药机制。
这一特点使得抗菌肽成为发展新型抗菌药物的一个有利方向。
第三,抗菌肽具有较低的毒性和较高的生物活性。
与一些传统的抗生素相比,抗菌肽具有较低的毒性。
抗菌肽能够选择性地作用于细菌细胞膜或其他特定靶点,同时对宿主细胞的毒性较低。
这就意味着更少的副作用和更高的安全性。
另外,抗菌肽还具有更高的生物活性,即使在低浓度下也能发挥良好的抗菌效果。
这为抗菌肽的临床应用提供了更为广阔的可能性。
最后,利用基因工程技术对抗菌肽进行改良和优化,可以进一步提高其抗菌效果和稳定性。
研究人员通过改变抗菌肽的氨基酸序列,可以获得具有更高抗菌活性和更低毒性的新型抗菌肽。
此外,通过改变抗菌肽的化学结构、合成修饰等手段,可以改善其稳定性和生物利用度。
这些技术手段的不断发展,将进一步推动抗菌肽作为抗菌药物的研究和开发。
综上所述,抗菌肽作为抗菌药物研究的新方向,具有广泛的应用前景。
其广谱抗菌活性、较低的耐药性发展潜力、较低的毒性和较高的生物活性,使其成为抗生素替代品的潜在选择。
抗菌肽的临床应用及应用前景4.1 抗菌肽的作用范围抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。
某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用。
4.1.1 抗菌肽对细菌的杀伤作用抗菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。
国内外已报道至少有113种以上的不同细菌均能被抗菌肽所杀灭。
4.1.2 抗菌肽对真菌的杀伤作用最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是从两栖动物蛙的皮肤中分离到的蛙皮素(Magainins),它不仅作用于C+、C-,对真菌及原虫亦有杀伤作用。
Defensins 是一种动物细胞内源性杀菌多肽,是从吞噬细胞中分离出来的,具有很宽的抗菌谱,对G+的杀伤作用大于对G-的杀伤作用,它也作用于真菌和部分真核细胞。
Cecropin A及其类似物如天蚕素——蜂毒素杂合肽对感染昆虫的真菌具有一定的杀伤作用。
4.1.3 抗菌肽对原虫的杀伤作用抗菌肽Magainins对原虫有杀伤作用。
实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。
柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。
4.1.4 抗菌肽对病毒的杀伤作用Melitiin和Cecropins在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制HIV-1病毒的增殖。
Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln-5对疱疹病毒HSV-1和HSV-2有一定的抑制效果。
这些肽对病毒被膜直接起作用,而不是抑制病毒DNA的复制或基因表达。
4.1.5 抗菌肽对癌细胞的杀伤作用抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞无不良影响,但对癌细胞株则有明显杀伤作用。
这种选择性机理可能与细胞骨架有关。
已有有关抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞的杀伤作用与剂量相关的效应的报道。
4.2 抗菌肽的临床应用4.2.1 在医药领域…此处省略,详情请见六鉴网()《抗菌肽市场调研报告》4.2.2 在转基因领域天然抗菌肽由于分子量小,直接从动植物组织中提取时,分离提纯存在一定的困难,合成肽价格昂贵。
动物抗菌肽防治细菌感染研究随着现代医学技术的不断发展,人类对于细菌感染的治疗也越来越高效。
但是,细菌感染问题并没有得到完美解决,特别是在一些医疗条件较差的地区,细菌感染的治疗难度较大。
此时,人们开始重视起自然界中存在的抗菌肽,认为它们可以成为治疗细菌感染的有效手段。
抗菌肽是一种具有抗菌活性的小分子肽类化合物,其种类繁多,其中包含从低等生物到高等生物的各种生物体内产生的抗菌作用物质。
这些抗菌肽在动物体内充当着重要的生理功能。
例如,它们可以调节宿主免疫系统,抵御细菌的入侵。
在动物体内,抗菌肽可以通过多种途径杀死或抑制细菌生长。
它们可以识别并结合细菌细胞膜上的脂多糖,导致细胞膜破裂;它们也可以与细菌核酸、蛋白质相互作用,干扰细菌的生长和代谢过程。
此外,抗菌肽还能激活宿主的免疫系统,帮助宿主抵御细菌感染。
抗菌肽具有广谱性、高效性、快速性等特点,这些特点使得抗菌肽在治疗细菌感染方面具有广阔的前景。
抗菌肽的应用已经被广泛研究,并被应用于一系列领域。
在家畜养殖领域,抗菌肽的应用可以有效减少动物的细菌感染率,从而减少养殖业的成本。
此外,抗菌肽也被应用于动物保健领域,可以用于治疗动物的细菌感染疾病,提高动物的免疫力。
在医学领域,抗菌肽的应用已经得到了广泛的认可。
对于一些经典的细菌感染,如金黄色葡萄球菌感染、大肠杆菌感染等,抗菌肽已被证明是一种高效的治疗手段。
特别是在治疗多重耐药菌感染的过程中,抗菌肽具有很重要的作用。
总体而言,动物抗菌肽的研究和应用在细菌感染治疗中具有广泛的前景。
尽管目前存在一些问题和挑战,如抗菌肽的毒性、稳定性等问题,但随着科学技术的不断发展,相信这些问题都能够逐步得到解决。
未来,抗菌肽作为一种自然有机体内的抗菌物质,将会为人类的细菌感染治疗做出更大的贡献。
中国抗菌肽行业研究报告一、研究背景抗菌肽是一类具有广谱抗菌活性的短肽分子,可以通过直接破坏细菌细胞膜、干扰细菌细胞代谢过程等方式来抑制细菌的生长。
由于其高效、低毒性等特点,抗菌肽在医药、农业、食品等领域具有广阔的应用前景。
二、行业规模根据市场研究数据,中国抗菌肽行业市场规模从2024年的10亿元增长至2024年的30亿元,年复合增长率达到20%以上。
随着人们对健康食品和环境友好型农药的需求增加,抗菌肽行业有望继续保持高速增长。
三、市场需求1.医药领域:随着抗生素耐药性的加剧,抗菌肽成为研究的热点。
目前,抗菌肽已经应用于慢性伤口治疗、抗菌药物辅助治疗等领域。
2.农业领域:传统农药对环境和人体健康造成一定压力,抗菌肽作为一种环境友好型农药备受青睐。
抗菌肽可以用于农作物保护和动物饲料添加剂等方面。
3.食品领域:食品中存在着各种致病菌,抗菌肽可以增加食品的安全性。
目前,抗菌肽已应用于奶制品、肉制品等食品中,对于食品保鲜和品质保证起着重要作用。
四、技术发展1.人工合成技术:通过生物技术手段,可以人工合成抗菌肽,提高产量和抗菌活性。
2.融合蛋白技术:利用一些载体蛋白将抗菌肽与其他功能蛋白进行融合,提高稳定性和抗菌效果。
五、发展障碍1.生产成本高:抗菌肽的生产成本较高,限制了产业的发展。
需要通过技术创新和规模效应来降低生产成本。
2.安全性评估不完善:抗菌肽在医药、农业、食品等领域的应用安全性评估工作仍不完善,亟待加强研究和监管。
六、发展机遇1.政策支持:随着人们对健康和环境保护需求的增加,政府对抗菌肽行业的支持力度将增加。
3.市场需求增加:抗菌肽作为一种环境友好型农药和食品添加剂,其市场需求将随着消费升级和生活质量要求的提高而增加。
七、发展建议1.加大科研力度:加强对抗菌肽的研究,提高抗菌肽的生产效率和抗菌活性。
2.完善安全性评估:加强安全性评估研究,建立科学、完善的监管机制,确保抗菌肽的安全应用。
3.加强行业协作:政府、科研机构和企业间要加强协作,共同推动抗菌肽行业的发展。
X u m u s h o u y i随着相关技术的发展,抗生素在动物养殖过程中得到了广泛的应用,对提升动物生产性能和防治某些传染性疾病提供了较大的帮助。
但是在养殖过程中,一旦没能对抗生素的应用进行良好的把控,很容易导致动物出现药物残留以及耐药菌的产生,最终对动物以及人类的健康产生威胁。
在这样的情况下,对抗生素的代替品进行研究和应用,对于养殖业的发展有非常重要的意义。
在为此,抗菌肽作为一种生物机体产生的小分子多肽,在养殖之中得到了越来越广泛的应用。
1、抗菌肽对肉鸡细菌疾病的治疗在研究的过程中发现,抗菌肽具有良好的抗菌作用,因此在将其作为饲料添加剂进行使用的过程中,可以很好的对肉鸡的细菌性疾病进行治疗。
有研究人员在研究中,将莫家蝇抗菌肽通过因数治疗的方式应用在肉用雏鸡之中,可以很好的对肉鸡的大肠杆菌人工感染进行治疗,在治疗的过程中,抗菌肽的治疗效果与环丙沙星治疗效果几乎相同,同时也不会对肉鸡的生长产生影响。
除此之外研究还发现,蝇蛆抗菌肽在治疗白痢的过程中,治疗效果得到了很好的提升。
与此同时,研究中海发现通过使用蝇蛆抗菌肽对白痢肉鸡进行治疗,肉鸡的血液生化指标进行调节,通过这样的方式来对血液中红细胞、总蛋白、白蛋白以及球蛋白等指标进行调节,同时降低肉鸡的白细胞数和血清总值含量。
这些研究都表明,在合理应用抗菌肽之后,肉鸡的血液生化指标逐渐由异常向着正常范围变化。
2、抗菌肽对肉鸡免疫性能的提高在开展肉鸡养殖的过程中使用抗菌肽,可以很好的对疫苗的抗体水平进行提升。
在研究过程中发现,采用胸肌注射的方式为肉鸡注射兔圆小囊抗菌肽后,明显提高了新城以病毒(NDV)以及禽流感病毒(AIV)灭活疫苗的血清血凝抑制抗体水平。
除此之外,在肉鸡粮之中加入蝇蛆抗菌肽粗提物,能够有效的提升肉鸡血清中NDV的血清抗体水平。
产生这种作用的主要原因在于抗菌肽可以有效的提升肉鸡体内巨噬细胞的吞噬作用,同时促进巨噬细胞等抗原的呈递作用,最终实现免疫促进以及疫苗抗体水平上升。
抗菌肽的研究进展及在农业中的应用
抗菌肽的研究进展及在农业中的应用
具有广谱高效杀菌活性的小分子多肽类物质--抗菌肽,是机体非特异性免疫系统的重要组成部分.据研究表明,抗菌肽对细菌、部分真菌、原虫、病毒、肿瘤细胞都具有杀伤作用.从目前国内外在抗菌肽研究热点着手,分析阐述了抗菌肽的分类、作用机理、抗菌肽基因工程,及抗菌肽在农业中的应用,并展望了利用植物生物反应器生产抗菌肽的可能性及应用前景.
作者:张煜刘玮丁汉凤毕玉平作者单位:张煜,丁汉凤,毕玉平(山东省农业科学院高新技术研究中心,山东,济南,250100)
刘玮(中国海洋大学生命技术学部,山东,青岛,266003)
刊名:安徽农业科学ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES 年,卷(期):2006 34(3) 分类号:Q78 关键词:抗菌肽基因工程农业植物生物反应器。
抗菌肽的研究进展抗菌肽是一种生物活性肽类分子,具有广泛的抗菌谱和多种生物活性。
其研究涉及基础生物学、生物技术和医疗健康等多个领域,近年来得到了广泛关注。
一、抗菌肽的概述抗菌肽最初被发现于20世纪50年代,是一类长度在10~100个氨基酸之间、分子量在1~10千道尔顿的小分子化合物。
它们主要存在于植物、动物、微生物等生物体内,为一种特殊的免疫分子,具有广谱的抗菌、抗病毒和抗真菌等生物活性。
因此,抗菌肽已成为新型抗感染药物的研究热点之一。
抗菌肽可以激活宿主免疫系统,促进嗜中性粒细胞吞噬病原体,调控炎症反应等,同时还可以直接破坏细菌膜、DNA和RNA分子等,具有强大的杀菌能力。
二、抗菌肽的种类目前已经发现和鉴定的抗菌肽有数百种,其中最为常见的是以下几类:1、防御素:是由哺乳动物的单核细胞、肺泡、胃液和吐泄物等分泌的一种抗菌肽,主要作用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
2、宏观藻类鱼类抗菌肽:是由宏观藻类和鱼类细胞制造出的一些无效肽类,主要杀菌作用是针对革兰氏阳性菌。
3、微生物抗菌肽:是由某些微生物体分泌的与内共生菌、外来菌和真菌等有广泛抗菌作用的肽类。
4、合成抗菌肽:与其他抗菌肽不同,合成抗菌肽是经过化学合成得到的一系列分子,因此其抗菌谱、抗菌速度、抗菌强度等性质可以根据需要调整和改进。
三、抗菌肽的应用前景抗菌肽作为新型抗感染药物具有很好的应用前景。
据报道,美国一些单位已经使用抗菌肽制成肺炎克雷伯菌感染的口服制剂,并且该制剂已进入三期临床试验,有望在未来取代现有的抗生素。
此外,抗菌肽还可以用于保健食品、动物饲料、化妆品等领域。
比如抗菌肽可以用于保健食品中,改善人体免疫系统的健康水平,饲料则可以用于提高家禽、畜禽的生产效益和健康水平。
四、抗菌肽研究的挑战和机遇尽管抗菌肽的应用前景广阔,但是其研究也面临一些挑战和机遇。
1、抗菌肽的生产技术尚不成熟,生产成本较高;2、抗菌肽的应用场景和使用规模有待进一步扩展和加大;3、抗菌肽的作用机理和毒副作用还需要深入研究和认识,以及合适的应用剂量等。
抗菌肽市场调研报告一、引言随着抗生素耐药性的增加以及对传统治疗方法的限制,抗菌肽作为一种新的治疗手段获得了越来越多的关注。
抗菌肽是由动植物、微生物等生物体内产生的一类低分子肽链,能够杀死细菌、真菌、病毒等病原体。
本报告旨在分析当前抗菌肽市场的发展情况以及未来的市场前景。
二、市场规模根据数据统计,2024年全球抗菌肽市场规模为XX亿美元。
预计到2025年,全球抗菌肽市场规模将达到XX亿美元,年复合增长率为XX%。
三、市场驱动因素1.耐药性问题:随着抗生素耐药性的增加,寻找新的治疗手段成为迫切需求,抗菌肽作为一种新型抗菌药物获得了广泛的关注。
2.治疗领域广泛:抗菌肽可以用于治疗多种感染性疾病,包括呼吸道感染、皮肤感染、尿路感染等。
其广泛的应用领域推动了市场的发展。
3.新产品的推出:随着科学研究的不断深入,越来越多的抗菌肽产品被开发和推出市场,丰富了市场的产品种类,满足了患者的需求。
四、市场挑战1.生产成本高:抗菌肽的生产成本相对较高,这限制了其大规模生产和推广应用。
降低生产成本是目前面临的挑战之一2.可持续发展问题:一些抗菌肽可能存在毒副作用或导致细菌耐药性产生的问题,这给市场发展带来了不确定性。
3.法规再审议:一些国家对抗菌肽的使用进行了审查和限制,这对市场的发展产生了一定的冲击。
五、市场前景1.预防和治疗:抗菌肽不仅可以用于治疗感染性疾病,还可用于预防感染。
这将推动抗菌肽市场的长期稳定发展。
2.新技术的应用:随着生物技术和纳米技术的不断发展,抗菌肽的生产成本将逐渐降低,新技术的应用也将使得抗菌肽更有效、更安全。
3.医疗保健行业:随着人们对健康关注的增加,医疗保健行业对抗菌肽的需求也会增加,这将进一步推动市场的发展。
4.医药市场竞争:目前抗菌肽市场还处于起步阶段,但随着市场的发展,竞争将会加剧。
只有不断创新和提高产品质量才能在激烈的竞争中取得优势。
六、结论随着抗生素的耐药性问题的日益严重以及对传统治疗方法的限制,抗菌肽作为一种新的治疗手段在市场上获得了越来越多的关注。
2023年抗菌肽行业市场前景分析随着人类对健康保健的不断追求,抗菌肽作为一类新型天然抗菌剂日益受到市场的关注。
抗菌肽具有广泛的杀菌作用,能够直接杀死病原体,同时无毒无害,不易产生抗药性,因此获得了广泛的应用前景,其市场前景非常广阔。
一、抗菌肽的应用领域1.保健品领域抗菌肽具有广谱抗菌作用,能有效杀灭人体中的各种细菌、病毒和真菌等,具有很好的免疫调节作用,可以大大提高人体免疫功能,预防很多疾病,因此抗菌肽被广泛应用于保健食品领域。
2.化妆品领域抗菌肽具有较强的细菌、病毒和真菌等的杀菌作用,被广泛应用于化妆品、美容仪器等领域,可以防止皮肤因感染细菌、病毒和真菌而产生皮肤问题,起到保护皮肤健康的作用。
3.食品领域抗菌肽作为添加剂被广泛应用于哺乳类、食品、肉制品等领域,可以有效抑制食品中的细菌、病毒和真菌等,延长食品的保质期,提高食品的安全性和质量。
二、抗菌肽的市场前景1.需求增长随着我国人民健康意识的不断提高,人们越来越关注自身健康,抗菌肽的需求将会不断增长;同时,在环保化、健康时尚的呼声下,人们不断寻求更加天然、健康的保健品,抗菌肽将成为一种理想的天然保健品。
2.政策扶持随着我国“健康中国”战略的不断落实,政府部门将会加大健康产品的扶持力度;同时,在中外贸易、国际品牌建设等战略中,抗菌肽将成为一种重点发展的新型健康产品。
3.化妆品需求随着我国经济的不断发展,人们的生活水平逐渐提高,人们对个人形象的重视程度也越来越高,抗菌肽作为一种有效的去除面部细菌、病毒等的成分,将成为广大女性追求健康美容的必备成分。
4.食品加工随着农业、养殖、肉制品等领域的不断发展,在食品加工领域中也有愈来愈多的厂家加入,而抗菌肽作为一种天然新型的食品添加剂,其价值也将得到进一步的挖掘和扩大。
总之,抗菌肽市场的前景非常广阔,目前仅仅处于起步阶段,市场空间很大。
随着消费者对于健康的重视程度不断提高,抗菌肽市场前景也将会越来越明朗。
http://www.paper.edu.cn - 1 - 甲壳动物抗菌肽研究现状及前景1 赵大显,张浩,吴萍,陈立侨 华东师范大学生命科学学院,上海 (200062) E-mail:Lqchen@bio.ecnu.edu.cn 摘 要:抗菌肽是一种具有抗菌活性的生物短肽,广泛存在于生物界中,是动物非特异性免疫系统的重要组成部分。本文主要介绍了甲壳动物抗菌肽的来源和种类、基因克隆和表达调控等方面的研究概况,并分析了其在水产养殖中的应用前景及存在的问题。 关键词:抗菌肽;甲壳动物;免疫系统
甲壳动物养殖在全世界水产养殖业中占有极其重要的地位,2004年,在世界水产品生产总值中,甲壳动物总重量虽仅占6.19 %(约3.68 百万吨),但总价值中却占到了20.4 %(约1.44 百亿美元)[1]。伴随着养殖业的迅猛发展,甲壳动物的病害也呈上升趋势,由细菌、病毒等引起
的病害往往造成严重的经济损失[2-5],甲壳动物的病害防治,至今仍是水产界面临的难题之一。使用抗生素虽可部分地解决这一问题,但大量使用抗生素,会破坏养殖水环境和甲壳动物体内的微生态平衡,导致某些病原体产生耐药性,进而对人类的健康构成潜在性威胁[6]。因此,寻
求高效、环保的甲壳动物病害防治方法及防治药物,一直是人们努力的方向。近年来,随着甲壳动物防卫机制研究的不断深人,采用免疫学方法防治甲壳动物病害不仅成为了可能,而且已取得了初步的成效。 甲壳动物缺乏特异性的免疫系统,它们的免疫防御主要由细胞和体液免疫系统所组成,通过血细胞或淋巴细胞的吞噬、包囊作用排除异己的微生物和病原体。抗菌肽(antimicrobial peptide,AMP)作为其中一种免疫因子在生物中广泛存在,它是在外界条件刺激下,生物免疫防御系统产生的一类对抗外源性病原体致病作用的具有免疫活性的多肽物质,是脊椎动物、无脊椎动物和植物先天性免疫的关键因子,原核生物、动物、植物都可以产生由体内基因编码,在特定细胞中合成的抗菌肽[7]。自Steiner等[8]在天蚕(Hyaophora cecropia)中发现可诱导的抗菌肽至
今,已发现的抗菌肽种类超过700种[9]。近年来,甲壳动物的抗菌肽已成为人们研究的又一热点。已有研究结果表明,甲壳动物抗菌肽具有广谱抗细菌和抗真菌功能及独特的作用机理[10-13],在医学和农业上具有潜在的应用价值,极有可能成为抗菌、抗病毒及抗肿瘤药物的新来源。本文就其来源和种类、基因克隆和表达、分子文库建立等方面进行概要的综述,以期为甲壳动物免疫学研究和甲壳动物病害防治提供参考。
1 甲壳动物抗菌肽的来源和种类 甲壳动物的抗菌肽大部分属于小分子肽,种类繁多,结构和组成也复杂多样。其来源主要是甲壳纲的虾、蟹等。蟹类中,目前的研究大多集中在海水种类,但已报道的种类不多,研究
1本课题得到高等学校博士点专项基金(20040269011);上海市科委基础重大专项(06DJ14003);浙江省重大科技
攻关项目(2005C12006-01,2006C12005);国家自然科学基金(30771670)部分的资助。 http://www.paper.edu.cn - 2 - 的也不是很深入,而在淡水种类如中华绒螯蟹中还未见相关报道。Schnapp等[14]从青园蟹(Carcinus maenas)的血细胞中分离到3种具有杀菌作用的肽,属于crustins家族;Jayasankar等[15]
从锯缘青蟹[Scylla serrata (Forska1)]精液分离到一种能抑制常见海洋细菌,分子量为20 ku的抗菌肽。首次报道了无脊椎动物精液中含有抗菌肽。遗憾的是,没有进行序列测定的研究工作报道。Khoo等[16]从蓝蟹(Callinectes sapidus)血细胞中分离到3.7ku,抗E.coli活性的抗菌肽—
Callinectin,并测定其部分氨基酸序列,发现其氨基末端富含脯氨酸。然而其脯氨酸的排列与其他富含脯氨酸的抗菌肽不同,与已知抗菌肽同源性弱。与蟹类相比,虾类中已研究的种类相对就比较多,研究的也比较的深入,可以为蟹类的相关研究提供很好的参考。Song等[17]发现罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)受感染或受伤后体内也会产生类似杀菌肽的物质;南美白对虾(Penaeus vannamei)的抗菌肽Penaeidins是目前研究得比较清楚的,1997年Destoumieux等[18]从养殖的南美白对虾的血细胞和血浆中分离出3种抗菌肽类, 分别命名为Pen-1、Pen-2和Pen-3,Mr为(5.48-6.62)×103,成熟肽含有58-62个氨基酸残基,与大多数抗菌肽一样,分子结构中有较多
的阳离子,N-端富含脯氨酸,C-端由3个分子内二硫键来维持稳定,并对其编码基因进行了cDNA克隆和测序,首次报道了甲壳动物抗菌肽氨基酸全序列。自Destoumieux等发现Penaeidins以来,研究者通过表达序列标签(EST)分析和序列同源性研究,还在大西洋白对虾(Litopenaeus setiferus)[19,20]、斑节对虾(Penaeus monodon)[21] 、中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)[22] 和日本
对虾(Penaeus japonicus) [23]等甲壳动物中发现有Penaeidins存在。其他几种甲壳类抗菌肽也具有
与Penaeidins相似的性质。由于家族成员的不断增加,目前已有专门的Penaeidins数据库(PenBase)来收录不同虾类的Penaeidins[24],不但可以对Penaeidins的研究进行统一的规范,而且可以为其他类型的抗菌肽研究提供很好的参考。
2 甲壳动物抗菌肽的基因克隆和重组表达 尽管抗菌肽功能显著,应用前景广阔,但天然抗菌肽产量很低,无法从动植物体内大量提取;而化学合成肽价格昂贵。因此,利用基因工程技术生产抗菌肽就成为必然选择。目前的研究主要集中在抗菌肽基因的克隆和表达,利用蛋白操作技术平台进行收集和提纯。 迄今,国内外已分离鉴定了100多种抗菌肽,并对许多抗菌肽进行了cDNA克隆测序, 多种抗菌肽已获得了原核和真核表达。Pikul等[25]应用EST技术克隆了淡水小龙虾Pacifastacus
leniusculus 三种不同甲壳素(crustin)基因的cDNA序列。Hauton等[26]应用简并PCR和RACE技
术克隆了欧洲龙虾 Homarus gammarus crustin-like 基因的cDNA序列。Chiou 等[27]应用简并PCR和RACE技术克隆了斑节对虾(Penaeus monodon) panaeidin-like基因的cDNA序列。Kang等[28]
应用简并PCR和RACE技术克隆了中国对虾 Fenneropenaeus chinensis Ch-penaeidin基因的cDNA序列。Pierce等[29]采用融合蛋白方法, 在大肠杆菌中表达了鲎血细胞抗菌肽Polyphemusin的类
似物rLiml,rLiml具有与天然抗菌肽相似的活性,在8-12 µg/mL的浓度条件下可以对牡蛎的一种寄生原虫Perkinsus marinus产生明显的抑制作用;Destoumieux等[30]将南美白对虾抗菌肽Panaeidins的编码基因克隆到酿酒酵母中进行表达,产物浓度可达到1 mg/L,尽管与天然抗菌肽在结构上有一些差异,但具有相似的杀菌活性。Brockton等[31]对青园蟹(Carcinus maenas)抗菌肽carcinin基因的特性,异构和重组表达进行了研究,应用RACE技术克隆cDNA全长,发现其与无脊椎动物的防御素基因结构相似,在融合细菌系统表达产生的重组蛋白具有抗菌活性。http://www.paper.edu.cn - 3 - Li等[32]采用甲醇酵母系统对Ch-Penaeidin进行了表达,获得一种6.1kDa的重组肽rCHP。在最适表达条件下,rCHP的分泌量为108 mg/L,比啤酒酵母表达系统的产量(几个mg/L)高十几倍。 除了基因克隆,近年的研究重点正在向建立水生动物免疫特异性cDNA文库和表达序列标签(EST)方面转移,这将有助于发现更多的抗菌肽基因。Gross等[33]从2种白对虾的EST库中发现了
44个免疫功能相关基因,全部免疫EST中,属于抗菌肽的EST数量占总量的60%以上。Bartlett等[34]对南美白对虾和大西洋白对虾血细胞的cDNA文库的EST进行了分析,发现crustin cDNA序列编码一种带有一个信号肽、N-端为富含疏水性氨基酸重复区、C-端类似青园蟹crustin的蛋白质。Vargas等[35]从南美白对虾血细胞cDNA文库中分离到6个crustin编码克隆,它们均编码一种
由163个氨基酸残基组成的蛋白,N-端为4个六肽重复的富含甘氨酸区域,之前含有一个由18个氨基酸组成的信号肽,之后为C-端区域,C-端区域中含有l2个半胱氨酸残基和一个WAP结构域。Supungul等[36]应用EST方法在斑节对虾中发现了一类crustins的同系物,它们在各种组织中均表
达,但血细胞是它们的主要表达场所。Rattanaehai等[37]在日本对虾血细胞的cDNA文库和PCR扩
增中观察到5种crustin样肽的cDNA,以crustin-1的含量最丰富,其cDNA由679个核苷组成,ORF由573个碱基对组成,编码一个由191个氨基酸残基组成的肽。由此可见抗菌肽的种类数目非常庞大,在甲壳动物中的分布也十分广泛。可以预期,随着将来与水生动物抗菌肽相关的组织文库和蛋白表达谱的建立,加上基因工程技术的发展,表达和利用抗菌肽基因将是十分方便的事情。
3 甲壳动物抗菌肽合成和储存部位 甲壳动物抗菌肽主要存在于血浆或血细胞中。Destoumieux等[38]用Northern blot分析方法和免疫组织化学等方法,系统研究了凡纳对虾抗菌肽合成和储存的部位,结果表明penaeidin在血细胞中是以组成型合成,并贮存于颗粒细胞或半颗粒细胞的细胞质中,不存在于透明细胞中。同时研究微生物刺激对penaeidin表达的影响,结果发现细菌免疫3 h后,循环血细胞中penaeidin mRNA水平明显下降,12 h后恢复到起始水平,24 h后有轻微上升,但未达到统计学显著水平,这清楚表明微生物免疫刺激不会增强血细胞中penaeidin合成水平。而血浆penaeidin mRNA在免疫刺激后3 h显著增高,6 h达到最高,24 h后血浆中penaeidin mRNA含量与起始相近,这种变化可能免疫刺激后血细胞被吸引到免疫感染部位有关。由此可以得出,penaeidin在血细胞中合成,并贮存于颗粒细胞中,当受到刺激后,释放到血浆中。这些研究奠定了penaeidin在对虾防御系统中的地位,同时也为研究甲壳动物其他抗菌肽提供了一条思路。