抗菌肽的研究进展及展望
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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。
细谈抗菌肽抗肿瘤作用的研究进展本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!癌症是导致数以百万计人死亡的重要原因之一,其发病机理多由于异常细胞不受控制地生长和扩散。
常规的治疗手段,如手术和化疗成功率均低,且存在复发的风险;同时,前列腺癌、胰腺癌和恶性黑色素瘤仅用化疗治疗效果较差。
为避免肿瘤的复发和( 或) 发生转移,辅助治疗药物( 如DNA 烷基化剂、激素激动剂/ 拮抗剂和抗代谢药物等) 被广泛应用,但这些药物选择性较差,攻击癌细胞的同时,对正常细胞损害较大,导致患者发生骨髓抑制和血小板减少( 血细胞生成减少)、黏膜炎( 消化道炎症) 和脱发等。
此外,这些化合物可使癌细胞产生耐药性,不宜长期使用。
如今,随着与癌症相关的疾病数量的日益增加,面对常规疗法的缺点和不足,新的治疗方案呼之欲出。
抗菌肽已被证实是一种分子靶向抗癌药物,这种小分子多肽可有效进行组织渗透并被异质癌细胞吸收,进而杀伤肿瘤细胞。
与现有疗法联合作用将极大改善抗癌药物对肿瘤细胞的选择性,并减少对健康组织的有害影响,它的开发与应用为癌症治疗带来新的希望。
1具有抗癌活性的抗菌肽的分类和选择性从结构的角度来看,大多数具有抗癌活性的抗菌肽具有α- 螺旋或β- 折叠的构象[4],针对其靶细胞,可将它们分为两大类:第一类包括对微生物和癌细胞具有活性而对健康的哺乳动物细胞无活性的肽,如cecropins 和magainins ;第二类包含的抗菌肽对微生物、正常细胞和癌细胞均具有杀伤作用,如人中性粒细胞防御素HNP-1。
抗菌肽以溶膜或非溶膜机制选择性杀伤肿瘤细胞。
基于这种选择性机制的溶膜肽的活性依赖于抗菌肽自身特点及靶膜的特性。
抗菌肽对肿瘤细胞和正常的哺乳动物细胞的选择性基于恶性肿瘤细胞膜带的净负电荷,这些负电荷由磷脂酰丝氨酸、O- 糖基化的黏蛋白唾液酸和肝素等赋予。
2020.11基金项目:安阳市科技发展计划项目(2018-123)。
作者简介:时志琪(1998.1-),女,河南省武陟县人,大学本科。
*通信作者:连凯琪(1987.6-),男,河南省新蔡县人,博士,讲师,研究方向:动物传染病诊断与防控。
抗菌肽杀菌效果、机制研究方法进展时志琪连凯琪*林正丹马园园(安阳工学院生物与食品工程学院/河南省动物疫病防控与营养免疫院士工作站/河南省兽用生物制品研发与应用国际联合实验室455000)摘要:抗生素的广泛应用已造成大量耐药菌的产生,同时也导致环境污染,抗菌肽有望作为抗生素的替代品,已受到广泛关注和研究。
研究者通过分离纯化、体外合成、表达等方式获得抗菌肽,进而研究抗菌肽体外和体内的杀菌效果及杀菌机制,在此过程中建立很多相关的研究方法。
本文旨在对抗菌肽杀菌效果、最小抑菌浓度、杀菌动力学曲线及杀菌机制等常用的研究方法进行综述,以期为后续抗菌肽抑菌研究提供参考。
关键词:抗菌肽;杀菌效果;最小抑菌浓度;杀菌动力学曲线;杀菌机制;研究方法;进展收缩,剧烈疼痛,但动物体温仍然正常,意识清楚,仍有渴感,其治疗参考热射病的治疗。
家畜体弱,应激,代谢紊乱,卫生差,出汗过多,饮水不足等也易促使本病的发生。
在临床病例中日射病和热射病常同时存在,而且比较难区分。
由于牛、羊中枢神经系统机能障碍,故都有明显的神经症状,或精神沉郁,或兴奋不安。
如果不及时采取治疗措施将导致家畜死亡。
日射病和热射病病情发展迅速,各养殖场(户)需提高预防意识,若发病需及时救治,以减少不必要的经济损失。
参考文献:[1]田玉斌.牛日射病和热射病的治疗[J].中兽医学杂志,2019(4):127.[2]羊“两射”的症状及防治[J].农家之友,2018(7):51.[3]孙丽衡.牛、马日射病和热射病的鉴别与防治[J].畜牧兽医科技信息,2016(11):57-58.[4]毛·叶尔肯,甫尔甫苏荣.日射病及热射病[J].新疆畜牧业,2011(6):42.抗菌肽是机体内抵御体外病原感染时生成的一类小分子物质,构成生物体内的天然保护屏障,可以通过直接杀伤病原微生物或通过调节体内免疫系统抵御入侵,对多种病原微生物具有抑制作用,如病毒、真菌、细菌、寄生虫等,也能杀死变异的肿瘤细胞等[1]。
中国动物保健2021.04科研动态昆虫抗菌肽天蚕素的研究进展卞璐(辽宁省农业经济学校辽宁锦州121000)蚕素是人类发现的第一个昆虫抗菌肽,也是目前研究比较清楚、效果最明显的一类抗菌肽。
天蚕素抗菌肽可以在宿主受到微生物的伤害或入侵后迅速被激活,从而在感染后立即抑制细菌的生长,为低等动物提供了一个重要的防御机制。
大量研究数据表明,天蚕素抗菌肽具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等多种生物学作用,其在农业、畜牧业等领域展现出广泛的应用前景。
菌肽;天蚕素;临床应用抗菌肽(antibacterial peptides ,ABPs )在植物和动物中普遍存在,是生物细胞特定基因编码产生的一类小分子多肽,一般由12~50个氨基酸组成。
在宿主受到微生物的伤害或入侵后迅速被激活,是机体对抗微生物、病毒和真菌的先天防御系统。
抗菌肽的主要分类基于它的二级结构:包括防御素(De-fensins )、两性螺旋肽(Amphoteric helical peptide )、爪蟾抗菌肽(Magainin )和天蚕素(Cecropin )。
天蚕素是人类发现的第一个、昆虫体内自然存在的一类抗菌肽,其分子质量小,功能性质明确。
耐抗生素细菌菌株的出现增加了开发替代传统抗生素的需要,天蚕素抗菌肽与传统抗生素作用机制不同,具有不易产生耐药性的特点,将此作为一个突破口,可以用来解决传统抗生素多重耐药性问题。
1天蚕素抗菌肽的类型1980年,瑞典科学家Boman 研究团队用阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕,在其血淋巴中分离得到具有抗菌活性的蛋白。
次年,Steiner 等测定了这种抗菌活性蛋白的一级结构,并命名为天蚕素。
天蚕素抗菌肽是发现最早、研究最彻底、效果最明显的一类抗菌肽。
由34~39个氨基酸残基组成,分子大小为3,500~4,000Da ,是阳离子线性α-螺旋结构。
随后,天蚕素抗菌肽家族相继在烟草天蛾、家蚕、果蝇中被分离纯化。
目前已经发现的天蚕素抗菌肽分为A 、B 、C 、D 、E 、P1六种类型(见表1),其中天蚕素A 、B 、D 分子量大小十分接近,是天蚕素家族的主要成员,且三者之间氨基酸序列的同源性非常高。
抗菌肽类药物的研究与应用前景一、引言随着抗生素滥用和耐药菌株的增多,传统的抗生素已经逐渐失去了对一些病原菌的有效性。
因此,人们对于新型抗菌药物的研究和应用越来越重视。
抗菌肽作为一类新型的抗菌药物,具有独特的优势,近年来备受关注。
本文将就抗菌肽类药物的研究现状和应用前景进行深入探讨。
二、抗菌肽类药物的类型及特点抗菌肽是一类来源于天然生物体或是合成的蛋白质分子,具有抗菌活性。
根据其来源和结构的不同,抗菌肽可以分为多种类型,如防御素、体外肽、脂肽等。
这些抗菌肽在结构上具有多样性,但是都具有一些共同的特点,如广谱抗菌活性、对耐药菌株的有效性、低毒性等。
三、抗菌肽类药物的研究现状目前,抗菌肽的研究主要集中在以下几个方面:1. 抗菌肽的合成与设计:在合成与设计方面,研究人员通过改变抗菌肽的氨基酸序列、结构等方式,提高其抗菌活性和稳定性,降低其毒性。
2. 抗菌肽数源及机制研究:研究人员不断探索抗菌肽数源,并研究其抗菌机制,以提高其应用价值。
3. 抗菌肽数源的开发与筛选:通过现代生物技术手段,研究人员正在开发新的抗菌肽数源,并进行筛选,以发现更具活性的抗菌肽。
4. 抗菌肽与传统抗生素的联用研究:研究人员不断尝试将抗菌肽数与传统抗生素联用,以提高其抗菌活性,并减少抗菌肽数对耐药性的影响。
四、抗菌肽类药物的应用前景在抗生素耐药性愈发严重的背景下,抗菌肽数物的应用前景十分广阔。
其主要表现为以下几个方面:1. 抗菌肽的广谱抗菌活性可以有效地杀灭多种病原菌,包括耐药菌,对于治疗由多种致病菌引起的感染症具有重要意义。
2. 抗菌肽数物的毒性相对较低,不易产生耐药性,具有较高的安全性,适合长期使用。
3. 抗菌肽数物的作用机制独特,可以与传统抗生素联合使用,提高其抗菌活性,延缓耐药菌株的产生。
4. 抗菌肽数物可以用于各种途径的给药,包括口服、皮下注射、外用等,具有较高的灵活性。
5. 抗菌肽数物的研究不断深入,未来有望发现更多具有活性的抗菌肽数源,为抗菌肽数物的应用提供更多可能性。
研究多肽抗菌肽及其在免疫和临床上的研究进展多肽抗菌肽(Antimicrobial Peptides,AMPs)是具有天然抗菌、杀灭菌丝菌、病毒和真菌等微生物的肽分子,是免疫系统中不可或缺的重要组成部分。
AMPs与其他免疫细胞如中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞等协同作用,能够有效地消除细菌、病毒和真菌等病原体,起到免疫调节和防御作用。
近年来,AMPs在免疫与临床上的研究进展备受关注。
AMPs多样的免疫调节功能AMPs在免疫响应中表现出其多样的功能和机制。
首先,它们是天然的防御性分子,具有杀菌、渗透、溶解细菌以及促进细胞自噬等作用,对于细菌、病毒和真菌等病原体的清除起到了至关重要的作用。
其次,AMPs还具有免疫调节功能,能够在病原体感染时调节机体的免疫反应,发挥抗炎和抗菌疗效。
例如,AMPs能够加强巨噬细胞在吞噬、杀灭细菌以及分泌促炎症因子的作用,这些因子能够调节T 细胞的发育和分化,促进免疫反应的加强和调节。
AMPs在临床上的应用前景由于AMPs具有天然、广谱、低毒和不易产生耐药性等优点,其在临床上的应用前景广阔。
AMPs已经被应用于各种临床领域,如皮肤科、口腔颌面外科、泌尿外科和眼科等。
例如,AMPs可以作为口腔杀菌剂用于治疗口腔臭味、龋齿、牙龈炎和牙周炎等疾病。
另外,AMPs也可以被用来治疗正在快速发展的新冠肺炎,它能够锁定病毒,并且导致细胞APN针对病毒进行免疫反应。
此外,AMPs对于肿瘤治疗也具有潜在的应用价值,它可以通过抑制肿瘤细胞的生长和扩散,发挥抗癌作用。
AMPs的研究进展随着AMPs的研究不断深入,我们对其相关的免疫调节和临床应用机制也逐渐形成了更多的了解,并且取得了众多的研究进展。
例如,一些研究表明,AMPs可能与肠道菌群有关,其可以作为一种调节肠道菌群的免疫调节因子来发挥保护作用,从而改善一系列疾病如消化系统疾病和肠道炎症等。
此外,在AMPs的结构方面,不同类型的AMPs表现出了不同的结构形式和生物活性,如α-、β-和γ- AMPs,这些AMPs的研究将为免疫和临床领域的应用提供更多的选择。
抗菌肽市场现状与发展趋势预测抗菌肽是一类存在于动植物和微生物体内,具有抗菌和免疫调节功能的天然生物活性肽。
随着抗生素滥用及耐药性的不断增加,抗菌肽作为一种新型的抗菌药物备受关注。
本文将对抗菌肽市场的现状与未来发展趋势进行预测。
目前全球抗菌肽市场规模较小,但增长迅速。
根据市场研究机构的数据,2024年全球抗菌肽市场规模约为10亿美元,预计到2025年将增长至30亿美元。
亚洲地区目前是全球抗菌肽市场的主要消费地,占据了市场的40%份额,其次是北美和欧洲。
抗菌肽市场的主要驱动因素之一是抗生素耐药性的不断增加。
由于抗生素的滥用和误用,细菌对抗生素的抗药性不断增强,传统抗菌药物已经无法有效对抗耐药菌株。
抗菌肽作为一种具有广谱杀菌效果且难以产生耐药性的药物,受到了越来越多的关注。
另一个推动抗菌肽市场增长的因素是对生物活性肽研发的不断投入。
近年来,科学家们通过提取、合成和改造天然生物活性肽,已经取得了一些重要突破。
例如,抗菌肽的活性、稳定性和生物可用性得到了改善,同时也提高了其在体内的存活时间。
这些技术进步为抗菌肽的应用提供了更多的可能性。
未来几年,抗菌肽市场将面临一些挑战和机遇。
一方面,抗菌肽的研发和应用需要不断的技术突破和临床验证。
虽然已经有一些抗菌肽产品得到了临床应用,但其市场份额较小,仍然需要更多相关研究来证明其疗效和安全性。
另一方面,抗菌肽的生产成本相对较高,限制了其大规模生产和应用。
因此,降低生产成本将是抗菌肽市场发展的一个重要课题。
除了医药领域,抗菌肽在农业、食品加工和个人护理等领域也具有广阔的应用前景。
在农业领域,抗菌肽可以用于替代抗生素和农药,预防和治疗动物和植物的疾病,提高农产品的质量和产量。
在食品加工领域,抗菌肽可以作为天然防腐剂,延长食品的保鲜期。
在个人护理领域,抗菌肽可以应用于口腔护理、皮肤护理和纺织品等产品中,具有抑菌、消炎和抗氧化等功效。
综上所述,抗菌肽市场具有广阔的发展前景。
随着抗生素耐药性的不断增加,抗菌肽作为一种新型药物备受各方关注。
抗菌肽的研究进展及其应用抗菌肽【Anti-microbial Peptide,AMP】是一类具有广谱杀菌活性的小分子肽链,对细菌、真菌和病毒等多种微生物具有高度的杀菌作用。
目前,抗菌肽的研究已取得了许多重要进展,并在医药领域、食品工业和农业等多个领域有广泛的应用。
首先,抗菌肽的研究进展主要集中在以下几个方面:1.抗菌肽的发现和鉴定:科学家通过从自然界中筛选出具有抗菌活性的物质,并通过质谱技术等手段进行结构鉴定,从而发现了一批结构新颖、活性高效的抗菌肽。
2.抗菌肽的机制研究:通过研究抗菌肽与微生物细胞膜的相互作用以及其它杀菌机制,揭示了抗菌肽内在的生物学特性和杀菌机制。
其中,破坏细菌细胞膜是抗菌肽最重要的杀菌机制之一3.抗菌肽的结构改造与合成:通过对抗菌肽结构的改造和优化设计,可以提高抗菌肽的稳定性和生物活性。
此外,利用合成技术可以大规模制备抗菌肽,满足其在医药和农业等领域的应用需求。
其次,抗菌肽在医药领域、食品工业和农业等多个领域有广泛应用:1.医药领域:抗菌肽具有广谱杀菌活性和低毒副作用,已经成为新一代的抗菌药物。
抗菌肽可以用于治疗耐药菌感染、预防感染等,且在抗癌、抗炎和伤口愈合等方面也有潜在应用。
2.食品工业:抗菌肽可以抑制食品中的致病菌和腐败菌的生长,延长食品的货架期和保鲜期,使食品更安全。
此外,抗菌肽还可以作为天然的食品防腐剂,在食品工业中代替传统的化学防腐剂。
3.农业领域:抗菌肽可以用于农作物的疾病防治、抗病基因的筛选和转基因植物的培育等。
其中,抗菌肽可以有效抑制农作物病害的发生和传播,提高农作物的产量和质量。
总结来说,抗菌肽的研究进展和应用越来越广泛。
科学家们通过不断深入的研究,揭示了抗菌肽的杀菌机制和生物学特性,并在医药领域、食品工业和农业等多个领域找到了抗菌肽的广泛应用。
随着技术的不断进步和研究的深入,相信抗菌肽将会在未来发展出更多的潜力和应用。
抗菌肽的抗肿瘤研究进展抗菌肽的抗肿瘤研究进展药学与临床研究PharmaceuticatandclinicaIResearch李正洋,童明,姚文兵中国药科大学生命科学与技术学院,南京210009摘要抗茵~k(AMPs)是具有抗茵活性的一类多肽,广泛存在于生物界.抗菌肽对肿瘤细胞有广谱杀伤作用.却对正常的哺乳动物细胞没有毒性作用.本文概述抗菌肽杀伤肿瘤细胞的多种作用机制,并探讨了将其开发为新型抗肿瘤药物的可行性.关键词抗茵肽;抗肿瘤活性;作用机制;应用前景中图分类号R979.1文献标志码A文章编号1673—7806(2010)04-377-04自从1974年瑞典科学家Boman[-2]等人发现第一种抗菌肽cecropin以来,科学家相继在不同生物体内发现了多种抗菌肽.抗菌肽广泛存在于从细菌到哺乳动物的生物体内,是天然免疫防御系统的一个重要的组成部分,是动物体液免疫系统中具有广谱杀菌,抑病毒,抑杀肿瘤细胞等作用的一类活性多肽.被称为"第二防御体系".迄今为止,国内外文献报道大约有2000多种抗菌肽被分离,鉴定出来,而以天然抗菌肽作模板进行人工合成的模拟肽已达数千种.由于抗菌肽具有理化性质稳定,抗菌谱广,不易产生耐药性等特点,早期对抗菌肽的研究集中于将其开发成为新一代的抗菌药物.随着对抗菌肽研究的深入,抗菌肽的抗肿瘤活性逐渐引起科研工作者的关注.抗菌肽由于其特殊的抗肿瘤机制,不易产生耐药性,以及对哺乳动物正常细胞毒性较低等特点,已经成为抗肿瘤药物研发的热点之一.1抗菌肽的抗肿瘤作用机制Claudia~】等发现—defensin不仅在中性粒细胞中表达.在肾特异性上皮细胞中也有表达.因此可能参与了肾肿瘤发生的病理过程,并通过影响肾肿瘤细胞的增殖和免疫识别,调节肾肿瘤的进展.Chen.1yre等报道一种来自鱼类的抗菌肽tilapiahepcidinTH2—3对人纤维肉瘤细胞HT1080的增殖有呈浓度依赖性的抑制作用,经TH2—3处理48~96小时,c—iun mRNA的表达明显下调;此外,ChenJY等还证实抗菌肽Epinecidin一1抑制人白血病细胞的增殖,诱导细胞凋亡:赵瑞君[61等报道家蝇成虫抗菌肽对肿瘤细胞109,K562,Daudi及T24的有效杀伤力都在85%以上:魏晓丽171等报道鼠13一de—fensin能够抑制宫颈癌移植瘤的生长,延长荷瘤小鼠的生存时间.这些研究表明,抗菌肽所致某些基因的表达与肿瘤的发生有一定的关联,且大多数研究结果表明,抗菌肽对肿瘤作者简介通讯作者收稿日期李正洋,男,硕士生E-mail:******************姚文兵,男,教授,研究方向:生物技术与生物制药Tel:025—83271218E—*****************.cn2010-05—12修回日期2010—06—03的发生,发展有显着的抑制作用.具有抗肿瘤活性的抗菌肽已经成为开发对正常细胞毒性低,不易产生耐药性的新型抗肿瘤药物的研究热点之一(见表1).与其杀菌机制相比较,抗菌肽抑杀肿瘤细胞的机制更为复杂.目前,比较认同的机制主要有以下几种:1.1细胞膜差别决定抗菌肽对肿瘤细胞的选择性抗菌肽对肿瘤细胞的选择性作用可能是由于肿瘤细胞与正常细胞的一系列根本差别.肿瘤细胞过度表达磷脂酰丝氨酸[8-9],硫酸乙酰肝素㈣等阴离子物质,使细胞膜带负电.然而,正常哺乳动物细胞膜表面主要由中性的磷脂和固醇类物质组成…1.真核细胞膜的主要成分胆固醇,被推测可以通过改变膜的流动性保护其不受抗菌肽的细胞溶解作用.研究发现,当细胞膜中胆固醇含量增加时,插入细胞膜的抗菌肽cecropin及其类似物则相应减少.除此以外,一些乳腺和前列腺癌细胞的富含胆固醇的脂筏水平提高,增强细胞对抗菌肽溶菌活性的抵抗能力n3】.肿瘤细胞和正常细胞的另外一个区别源于肿瘤细胞相对于正常细胞所含的微绒毛数目.这些微绒毛促使肿瘤细胞与更多数目的抗菌肽接触.由于结构蛋白发生变化,与正常细胞相比,肿瘤细胞的微绒毛形态更不规则.这些变化可能会影响受体的易接受性,细胞粘附性,以及肿瘤细胞与环境之间的交流.因此,细胞膜组成,流动性,以及细胞表面积的差别对于抗菌肽特异性识别肿瘤细胞是十分关键的.1.2抗菌肽对肿瘤细胞的膜裂解作用与抗菌肽裂解细菌细胞壁方式类似,抗菌肽可能通过选择性裂解肿瘤细胞膜实现其抗肿瘤活性.一项关于mag. ainin及其合成类似物的杀伤造血细胞及固态肿瘤细胞的研究,最先证实了此种膜裂解的作用机制.此项研究的一个关键发现在于,横穿细胞膜的负离子梯度对于膜裂解以及细胞毒性是决定性的.另外,将magainin的L一氨基酸替换为D一氨基酸,其抗肿瘤活性保留,推测有一种受体介导的作用机制.扫描电子显微镜观察显示,抗菌肽magaininⅡ通过介导膀胱癌细胞的破裂直接导致肿瘤细胞的溶解.而对成纤维细胞无明显杀伤作用[51(见图1).377l墨I妻i0-:0一表1部分具有抗肿瘤活性的抗菌肽图1扫描电子显微镜观察magaininll对膀胱癌细胞和成纤维细胞的作用(A)未处理的膀胱癌细胞486P;(B)膀胱癌细胞486P经50mM magaininII处理,细胞膜破裂;(C)未处理的成纤维细胞;(D)成纤雏细胞经50raMmagaininII处理,细胞膜无明显损伤通过对其他抗菌肽的研究,包括melittin,cecropin,roc—tonin等,也得出类似的结论.通过研究含有D一和L一氨基酸的抗菌肽对不同肿瘤细胞的杀伤作用,发现在细胞膜发生紊乱后.这些肿瘤细胞逐渐死亡.抗菌肽的膜裂解作用可能通过两种机制,分别是"毡毯"模型和"桶板"模型-q.根据"毡毯"模型,抗菌肽以类似毡毯的结构平行排列在带负离子的细胞膜表面,待抗菌肽达到I界浓度,便会穿透细胞膜.而根据"桶板"模型,抗菌肽在细胞膜表面通过疏水作用聚集,形成跨膜通道或者孔隙.抗菌肽的膜裂解作用不仅局限于细胞膜,而且同样可以渗透进入线粒体,使其发生膨胀,释放细胞色素C,诱导细胞凋亡.损伤的线粒体释放细胞色素C同样诱导Apaf_1寡聚化,激活caspase一9,使pro—caspase3向caspase一3转化.近期研究发现,抗菌肽buforinⅡb(RAGLQFPVG[RLLR]3),是一种组蛋白H2A衍生化多肽,对60种人肿瘤细胞表现出选择性的细胞毒性.BuforinⅡb穿过肿瘤细胞细胞膜,并且不会损伤细胞膜,而通过激活caspase一9和释放细胞色素C进入细胞液.诱导依赖于线粒体的细胞凋亡.尽管如此,buforinⅡb介导的细胞凋亡具体作用机制仍然不清楚㈣,而且,细胞凋亡的线粒体途径与死亡受体途径相关.比如,抗菌肽tachyplesin结合到整联蛋白RGDhomingdomain,通过两种机制诱导细胞凋亡.在破坏线粒体膜的同时,促进死亡受体途径的作用因子的表达,包括Fas配体,FADD和caspase一8t2ol.1.3细胞膜的糖基化作用当一个细胞转化为肿瘤细胞时,膜相关的糖蛋白和糖脂的糖基化会发生变化.这可能是抗菌肽对肿瘤细胞发挥细胞378毒性的关键过程.因此研究分子水平的这些重要变化是非常有意义的.糖蛋白的这些变化主要是由于部分糖基转移酶被激活,催化糖蛋白的合成.此外,催化降解过程的糖苷酶的过量表达也是导致这些变化的原因12".N一乙酰萄糖胺(GlcNAc)存在于各种糖蛋白,催化其形成过程的N一乙酰葡萄糖氨基转移酶Ⅲ(GnT一Ⅲ)可能与肿瘤发生过程有关.过量表达GnT一Ⅲ可引起表面糖蛋白及其他特殊蛋白质的GlcNAc残基含量增加,进而导致一系列与肿瘤扩展相关的细胞过程,比如,对蛋白水解作用敏感性的变化;粘附能力增加,帮助肿瘤细胞转移:对免疫系统的杀伤细胞抵抗能力增强;信号途径的损伤等.此外,研究发现,肿瘤细胞含有更大的N—glycans分支㈤.有趣的是,糖基化作用同样增强了抗菌肽drosocin的活性.因此,阳离子抗菌肽与肿瘤细胞的吸附作用以及接下来的穿透细胞膜的过程很可能至少部分依赖于肿瘤细胞细胞膜蛋白质的糖基化作用.1,4其它作用机制除了与膜相关的作用机制以外,越来越多的研究表明,抗菌肽还通过其他的作用机制表现其抗肿瘤活性.比如, melittin(GIGAVLKVLTFGLPALISWIKRKRQQ)是一个含有26 个氨基酸的抗菌肽,特异性地杀伤过度表达肿瘤ras基因的细胞.Melittin通过过度激活肿瘤ras基因转化细胞中的磷脂酶A(PIA2),选择性的杀死细胞.alloferons是来源于昆虫富含组氨酸的抗菌肽,具有类似于细胞因子的调节作用.体外实验中,用alloferon1(HGVS—GHG0HGvHG)和alloferon2(GVSGHGOHGVHG)合成的多肽可促进淋巴细胞的活性;而在体内试验中,此合成多肽可诱导小鼠体内干扰素(IFN)的表达.2具有抗肿瘤的新型抗菌肽的研发由于多肽药物的药代动力学特征,抗菌肽作为抗肿瘤药物的研究开发受到了阻碍.蛋白水解作用限制了药物在体内的保留时间.降低了其I:I服生物利用度.此外,抗菌肽对人体有潜在的毒性作用.目前,许多研究正在致力于解决这些问题.2.1化学修饰抗菌肽将L一氨基酸部分或者完全替换为D一氨基酸,以及在不影响药物抗肿瘤活性的支链引入非天然氨基酸,可以增强抗菌肽对蛋白水解作用的抵抗能力.比如,对小鼠腹腔注射抗菌肽magainin2以及all~D一氨基酸类似物MSI一238;两种药物都对P388非白血性白血病,S18O腹水癌和自发性卵巢癌有抑制作用.与magainin相比,MSI一238体外活性是其10 倍.而抑制小鼠肿瘤细胞的体内活性是其2倍.2-2抗菌肽偶联回归蛋白抗菌肽可通过载体介导的运输方式进入肿瘤细胞,克服抗菌肽药物的药代动力学缺陷及其潜在的毒性作用.利用与回归蛋白偶联,抗菌肽也可实现减低毒性的目的.由于回归蛋白对体内的特异性位点有选择性,因此,对于治疗性和诊断性药物是一种适宜的载体.过去的研究表明,多种脉管系统回归蛋白与抗肿瘤药物偶联,可以抑制肿瘤的血管生成,减轻药物对其他器官的副作用.但是,由于不能载运药物进入肿瘤细胞,肿瘤回归多肽的作用受到了抑制.为了克服这个缺陷,目前已经开始研究包含具有穿透细胞功能的抗菌肽序列和回归多肽序列的嵌合体多肽,比如,包含蛋白转导结构域,整联蛋白受体以及可以特异性识别肿瘤血管和红细胞间质中凝结血浆蛋白的序列为CREKA的线性多肽[2627j.在一项近期研究中,将阳离子抗菌肽pV ec(LLIILRRRIRKQA—HAHSK)与回归多肽CREKA以及DNA烷基化因子Cbl (chorambucil)偶联.在体外实验中,此偶联多肽Cbl—CRE. KA—pV ec将MDA—MB一231细胞扩增的百分比从100%降至约40%.这项研究表明,CREKA—pVec可以作为一个有效的载体,将DNA烷基化因子靶向性转运进入肿瘤细胞∞.3展望目前,由于抗肿瘤药物不仅针对肿瘤细胞.而是所有快速增殖的细胞,现有的抗肿瘤治疗存在严重的副作用.然而,某些抗菌肽表现出对肿瘤细胞特异性的杀伤作用,被人们寄予厚望,并且相关的研究已经取得了一定的进展.但是,在将抗菌肽开发成为新型抗肿瘤药物的过程中,仍然需要深人研究引发抗菌肽与肿瘤细胞特异性结合的肿瘤细胞的自身特征以及两者之间相互作用的机制,尤其是与结构,动力学,形态学,膜破裂机制相关的生物物理学研究.抗菌肽进入抗肿瘤治疗的临床应用需要其具有对肿瘤细胞的特异性杀伤作用和在血清中的稳定性.许多表现出杀伤肿瘤细胞作用的抗菌肽由于生物利用度较差,潜在的毒性作用或工艺成本太高,难以开发成为临床抗肿瘤药物.近期研究表明,通过化学修饰的方法或者将抗菌肽与回归蛋白相偶联,可以提高抗菌肽的生物利用度,降低毒性.随着研究的进一步深入,抗菌肽将为抗肿瘤药物的研发开辟出一个新的领域,为临床肿瘤治疗提供更安全有效的新方案.参考文献[1】JenssenH,HamillP,HancockRE,eta1.Peptideantimicru- bialagents叨.ClinMicrobiolRev,2006,19(3):491—511.【2】RathinakumarR,WMkenhorstWF,WimleyWC,eta1.Broad—spectrumantimicrobialpeptidesbyrationalcombinatorialde- signandhigh—throughputscreening:theimportanceofinter—facialactivitym.JAmChemSoc,2009,131(22):7609—17.[3】GambichlerT,SkryganM,HuynJ,eta1.PatternofmRNA expressionofB-defensinsinbasalcellcarcinoma『JI.BMCPharm~aceu…tic…a,an—d驾ClinicalRe黧sear;ch恝fl巳!!】疆cancer,2006,6(8):163.[4JChenJY,LinWJ,LinTL.Afishantimicrobialpeptide,tilapia hepcidinTH2—3,showspotentantitumoractivityagainsthu- manfibrosarcomacells『J].Peptides,2009,30(9):1636—42.[5]ChenJY,LinWJ,WuJL,eta1.Epinecidin一1'peptideinduces aDoptosiswhichenhancesantitumoreffectsinhumanleukemiaU937cells[J1.Peptides,2009,30(12):2365-73.[6]赵瑞君,张庆华,李飞栋.家蝇成虫抗菌肽对4种肿瘤细胞的作用观察[J].中国媒介生物学及控制杂志,2007,18(1):17-9.[7】魏晓丽,丁剑冰,蒋忠华,等.鼠p一防御素2抗宫颈癌的实验研究fJ1.细胞与分子免疫学杂志,2009,25(12):1186—8.[8】UtsugiT,SchroitAJ,ConnorJ,eta1.Elevatedexpressionof phosphatidylserineintheouterleafletofhumantumorcells andrecognitionbyactivatedhumanbloodmonoeytes[J1.Con—cerRes,1991,51(11):3062-6.【9】DobrzynskaJ,Szachowicz-PetelskaB,Sulkowskis,etaLChangesin electricchargeandphospholipidscompositioninhumancolorectal cancerceilsMolCeUBioche~2005,276(1-2):l13--9.【10]KleeffLIshiwataT,KumbasarA,eta1.Thecell-surfacehep- araBsulfateproteoglyeanregulatesgrowthfactoractionin pancreaticcarcinomacellsandisoverexpressedinhuman pancreaticcancerfJ].JClinInvest,1998,102(9):1662—73.【11】HoskinDW,RamamoorthyA.Studiesonanticanceractivities ofantimicrobialpeptides[J】.BiochimBiophysAeta,2008,1778(2):357—75.[12】SimonsK,IkonenE.Howcellshandlecholesterol[JJ.Science, 2000,290(5497):1721—6.【13]LiYC,ParkSK,Y eCW,eta1.Elevatedlevelsofcholesterol richlipidraftsincancercellsarecorrelatedwithapoptosis sensitivityinducedbycholesteroldepletingagents[J】.AmJ Pathol,2006,168(4):1107—18.[14]ChanSC,HuiL,ChenHM.Enhancementofthecytolyticel- feetofanti-bacterialcecropinbythemicrovilliofcancercells[J】.AnticancerRes,1998,18(6A):4467-74.【15】WangKR'ZhangBZZhangeta1.Antitumoreffects,cellse—lectivityandstructure-activityrelationshipofanovelantimi- crobialpeptidepolybia-MPI[JlPeptides,2008,29(6):963--8.f16]OrenShaiY.Modeofactionoflinearamphipathiealpha-heli—calantimicrobialpeptidesBiopolymers,1998,47(6):451--63. 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EvolutionofAnticancerMechanismofAntimicrobialPeptidesLIZheng-yang,TONGYue,YAOWen—bing SchoolofLifeScienceandTechnology,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009, ChinaABSTRACTAntimicrobialpeptides(AMPs),whichhavebeenseparatedfromagreatnumb eroforganisms,arenovelantibacterialagents.Manystudieshavedemonstratedthat,someAMPs exhibitabroadspectrumofcytotoxicactivityagainsttumorcells,butnottonormalmammalcells.Thisrevie wfocusesonrecentstudiesaboutanticancermechanismofAMPs,andtheapplicationprospectofAMPsas anticancerdrugs.KEYWORDSAntimicrobialpeptides;Anti——canceractivity;Mechanism;Applicationprospect2010年6~7月美国FDA公布的部分药物警示1关键词:长效13激动剂(LABAs)安全使用的最新要求06/I,2O1OFDA通知相关医护人员和患者.由于涉及安全问题.FDA正在要求对所有的长效13受体激动剂类药物(LABAs)制定一项风险控制计划(KEMS),并进行整类药物的标签变更.该项风险控制计划将要求包括一份经修订的专为患者编写的用药指南.以及一份用于指导医护人员正确使用LABAs的计划.上述要求是基于FDA对相关研究的分析后而做出的.这些研究显示在一些使用LABAs治疗哮喘的儿童和成人患者中可能会增加哮喘症状严重加剧的风险,并可能导致患者住院甚至死亡以下内容将会被用于提醒医护人员,以保证LABAs的安全使用:(1)单成分的LABAs应与一种哮喘控制药物(asthmacontrollermedication)联用,而不应单独使用:(2)LABAs应只能用于通过哮喘控制药物无法有效控制症状的哮喘患者的长期治疗:(3)LABAs应使用达到控制哮喘症状所需要的最短持续时间,一旦哮喘已被控制,则应尽快停用LABAs,之后患者应通过接受哮喘控制药物以进行维持治疗:(4)需要在吸入型皮质激素类药物中加用LABA的儿童和青少年患者应使用一种同时含有这两种药物的复方制剂.以保证同时接受两药的治疗FDA已确认,在需要加用LABAs的患者中.当这类药物与哮喘控制药物正确联用时,LABAs在改善哮喘症状方面的益处大于其潜在的风险,并认为上述推荐的安全措施将有助于LABAs的安全使用.2关键词:吉妥单抗(myiotarg)撤市06/21/2010美国食品药品监督管理局(FDA)提醒医生.近来的临床数据显示吉妥单抗(吉妥珠单抗奥唑米星)有新的药品安全问题.且在临床研究中其并未表现出预期的良好治疗效果吉妥单抗用于治疗急性髓细胞性白血病,于2000年5月经FDA快速审查程序批准上市,2004年由惠氏公司(现辉瑞)设计并主持了一项对其验证性的上市后临床试验.该试验设计是对比在化疗的基础上增加使用Mylotarg.验证是否能有效延长患者生命,旱些时间该试验被终止,因为没有明显的药效,且会发生更高的死亡率.FDA建议新的患者不要使用该药.正在服用的患者要遵循医生的意见,医生要提醒患者该药物的风险.以后Mylotarg如想要在美国上市必须重新提交新药临床研究申请3关键词:硫酸奎宁误用存在风险07,08,2O10FDA发布Qualaquin(quininesulfate硫酸奎宁)药品安全警告380由于持续收到患者将硫酸奎宁用于治疗夜闻的腿部抽筋而发生严重副反应的报告.而这一用法为"非说明书指定用途"(即非FDA批准的用途).因此FDA批准了一项风险管理计划(P.EMS)以提醒人们不要将药品如此使用.使用硫酸奎宁可能引起严重甚至致命的血液病变,包括由于血4,板减少而引起的严重出血,溶血性尿毒症/血栓,血小板减少性紫癜等,有时候会引起永久性肾损伤,一些患者需要住院,甚至会死亡.4关键词:Arava(来氟米特J肝损伤07/13/2010FDA对风湿性关节炎药物Arava(采氟米特)增加了严重肝损伤的黑框警告,以便提醒患者使用该药物的风险并尽量避免.在此之前FDA曾要求该药品增加黑框警告:来氟米特禁用于怀孕妇女及未采取有效避孕措施的待孕女性.5关键词:血管紧张素受体阻滞剂(ARBs)潜在癌症风险07,l5,2010最近一项与与癌症相关的临床试验荟萃分析报告提示.血管紧张素受体阻滞剂(ARBs)可能会引起癌症风险略有增高血管紧张素受体阻滞剂(ARBs)用于高血压患者或其他症状的患者.商品名包括坎地沙坦(Atacand),厄贝沙坦(Avapro),奥美沙坦(BeMc~),氯沙坦(Co~ar),缬沙坦(Diovan),替米沙坦(Mi—c~dis)和依普罗沙坦(Teveten),FDA还没有确定ARBs增加罹惠癌症的风险.该机构正在审查与此安全问题有关的信息,并会及时将新的信息提供给公众. FDA相信AREs的益处大于其潜在的风险6关键词:Cubicin(达托霉素)嗜酸细胞性肺炎风险07,29,2010FDA通知医疗保健专业人士和病人在使用icin(这托霉素)治疗过程中有可能发展成为嗜酸细胞性肺炎Cubicin是一种静脉注射的抗菌药.用于治疗严重的皮肤感染和血行性感染嗜酸细胞性肺炎是一种罕见但严重的痛,即白血细胞类型(嗜酸性粒细胞)充满了肺部.嗜酸细胞性肺炎的症状包括发烧,咳嗽,呼吸急促和呼吸困难.该病可导致随之的呼吸衰竭,并且如果没有迅速认识和合理管理.具有潜在致命性危险医疗保健专业人士应密切监察使用Cubicin治疗的病人.以防止发生嗜酸性细胞性肺炎.接受Cubicin治疗的病人如果出现新发的或恶化的发烧,咳嗽,气短或呼吸困难.应立即联系医疗保健专业人士. (由江苏省药品不良反应监测中心提供)。
自组装纳米抗菌肽的设计策略及应用目录一、内容概述 (2)二、自组装纳米抗菌肽概述 (3)三、设计策略 (3)3.1 设计原则与目标 (5)3.2 设计方法 (6)3.2.1 基于天然抗菌肽的改造 (7)3.2.2 合成新型抗菌肽序列 (8)3.2.3 引入功能分子或材料 (9)3.3 设计过程中的关键步骤和注意事项 (11)四、应用 (12)4.1 抗菌材料领域的应用 (13)4.2 生物医疗领域的应用 (14)4.3 农业领域的应用 (16)4.4 其他领域的应用探索 (17)五、研究进展与前景展望 (18)5.1 自组装纳米抗菌肽的研究进展 (19)5.2 面临的挑战与问题 (21)5.3 发展趋势与展望 (22)六、实验方法与技术手段 (23)6.1 实验材料准备与处理 (25)6.2 抗菌肽的制备与表征技术 (26)6.3 抗菌活性测试方法 (28)6.4 细胞毒性及生物安全性评估方法 (29)一、内容概述随着现代医学和生物技术的飞速发展,抗菌剂的研发与应用已成为全球公共卫生领域的重要课题。
面对日益严峻的细菌耐药性问题,开发高效、安全且具备广泛应用前景的抗菌材料成为当前研究的热点。
自组装纳米抗菌肽作为一种新兴的抗菌策略,因其独特的纳米尺度效应、优异的抗菌性能以及良好的生物相容性,受到了广泛关注。
本论文深入探讨了自组装纳米抗菌肽的设计策略及其在医药、农业、食品等多个领域的应用潜力。
通过系统阐述自组装纳米抗菌肽的工作原理、制备方法、改性方法以及生物学评价等方面的内容,旨在为相关领域的研究者提供理论参考和实践指导。
在设计策略方面,论文重点介绍了基于氨基酸序列优化、结构预测与功能化修饰相结合的方法,以实现抗菌肽分子结构的精准调控。
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在应用方面,论文详细分析了自组装纳米抗菌肽在医疗卫生、农业生产以及食品加工等领域的具体应用案例。
抗菌肽的研究进展 王亮 赵协 常维山 山东农业大学动物科技学院 摘要: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。在动植物体内分布广泛, 是天然免疫防御系统的一部分。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、畜牧业中的应用,并对微生物针对杭菌肤的耐药性进行了简单讨论。
关键词:抗菌肽;基因工程;耐受性;作用机理;阳离子抗菌肽。 抗菌肽(Antibacterial pep tide)是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,具有相对分子质量小、热稳定、杀菌范围广、作用机制独特等特点,不仅对细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体、螺旋体及一些活性细胞有杀伤活性, 还在免疫调节、激素调节及刺激伤口愈合等方面有重要作用。随着抗生素的大量使用,耐药性的问题越来越严重,寻找合适的活性物质来替代抗生素是解决这一问题最有效的途径。抗菌肽具有水溶性好、热稳定、广谱抗菌及不易引起病原产生耐药性等优点,是理想的抗生素替代品。笔者就目前国内外对抗菌肽的研究及抗菌肽在农业中的应用综述如下。 1 发展历程 1975年瑞典科学家G.Boman等人[2]等从惜古比天蚕(Hyatophoracecropia)蛹中诱导分离得到一种杀菌肽,并将其命名为cecropin。此后,许多抗菌肽相继被分离、纯化。一些抗菌肽的氨基酸一级结构和基因序列得到确定。80年代,有关抗菌肽的研究主要集中在大型的经济昆虫。90年代以来,在继续对大型经济昆虫进行研究的同时,又扩展到一些小型昆虫和其它无脊椎及脊椎动物,抗菌肽已成为免疫学和分子生物学研究的热点。2007年3月,中国科学院昆明动物研究所在动物来源的抗菌肽研究方面取得重要进展。研究小组在单个两栖动物个体中发现了107种新型的抗菌肽类似多肽,占全世界已知抗菌肽总数的10%左右,并克隆了372条抗菌肽基因,分属于30个不同的多肽家族,是目前世界上发现的最丰富的抗菌肽资源。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。 2 抗菌肽的分类 根据抗菌肽的结构,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。 3 抗菌肽的作用及机理 抗菌肽作用机理的研究主要集中在抗菌肽与质膜的相互作用的问题上。抗菌肽与细胞膜的作用大致分为两类:破坏膜结构的作用和非破坏膜结构的作用。其中,阳离子性抗菌肽与革兰氏阴性菌细胞膜的作用过程研究的较为透彻。研究表明,抗菌肽与革兰氏阴性菌细胞膜的相互作用始于抗菌肽与LPS 结合并引起细菌外膜结构改变,进而与内膜结合形成通道,改变膜的通透性并引起呼吸相关的质子运动力的下降和新陈代谢的丧失,最终影响生物大分子的合成[12 ] 。由于抗菌肽对细菌细胞壁的透过能力不同,因而,不同抗菌肽及同一抗菌肽对不同细菌的最小致死浓度也有很大不同。 3.1 胞膜攻击作用 首先,抗菌肽分子通过静电作用结合于细胞膜带负电荷的磷脂双层,使磷脂双层局部变薄;然后在细胞膜电势的作用下,抗菌肽分子的疏水部分插入细胞膜,而其两性分子α - 螺旋插入膜内,多个抗菌肽分子共同形成离子通道,使膜通透化;最终改变细胞膜的通透性及细胞能量状态,导致细胞膜去极化,呼吸作用受到抑制以及细胞A T P 含量严重下降,导致靶细胞死亡。 3.2 线粒体攻击作用 当抗菌肽MUC7 作用于细菌时,在其超微结构中发现线粒体出现肿胀、空泡化、嵴脱落、内容物溢出等现象,因此认为MUC7 等抗菌肽的作用机制可能与抑制细胞呼吸有关。 3.3 对染色体的破坏作用 此类抗菌肽并不破坏膜结构,而是穿过细胞膜或核膜使肿瘤细胞的DNA 发生断裂从而引起细胞死亡。 3.4 癌细胞骨架的断裂作用 肿瘤细胞的细胞骨架系统发育不完善,抗菌肽可以插入到细胞质膜,使细胞的双分子层发生溶解、微管崩解, 破坏肿瘤细胞骨架的完整性。而真核生物细胞膜富含膜蛋白和胆固醇,特别是胆固醇的存在维持了细胞膜的稳定性,因此对哺乳动物正常的细胞破坏作用不明显。另外,哺乳动物细胞中微丝、微管和质膜内层存在许多结合位点,这种高度发达的细胞骨架结构抵抗抗菌肽的破坏作用。 3.5 其他作用机制 通过荧光免疫法和Western 印迹杂交法研究发现,抗菌肽可以促进凋亡相关蛋白及其配体的表达,通过诱导细胞凋亡杀死肿瘤细胞。在抗菌肽抑制病毒的繁殖与扩散的研究中发现,抗菌肽可以从核酸的复制、转录、翻译病毒颗粒包装等全过程抑制细胞内病毒的复制。另外某些酶也是抗菌肽的作用靶标。 4 抗菌肽的基因工程 4.1 天然抗菌肽基因的克隆及表达 迄今为止,多种抗菌肽基因已经被克隆并成功表达。如抗菌肽Magainin 在酵母中成功表达,重组抗菌肽sacotoxin IA 在大肠杆菌细胞中获得表达,天蚕抗菌肽A 在昆虫系统中得到表达。另外,朱嘉明等将天蚕抗菌肽A 与蜂毒肽杂合肽基因转入大肠杆菌中进行了表达。国内外众多研究者在天然抗菌肽基因的克隆及表达方面硕果累累。 4.2 抗菌肽基因的设计及人工合成 生物技术的发展及对抗菌肽抗菌理化性质和抗菌机制研究的不断深入,使人工设计并合成具有高效抗菌活性的抗菌肽基因成为可能。人工设计合成的抗菌肽应具有两亲结构和正电荷。Antonio 等人通过对抗菌肽aprotinin 的第18~39位氨基酸残基的序列进行重新设计,得到了一系列具有不同特性的新型抗菌肽 ; Thennarasu 等人合成的防御素类抗菌肽也表现出较强的抗菌活性 ; 郑青等将人工合成的杂合抗菌肽AD 基因克隆到大肠杆菌- 酵母穿梭质粒pCLWA上,转化酵母宿主菌AB103 ,活性蛋白PAGE 和琼脂孔穴扩散法测定活性,结果表明AD 基因在酵母中得到了表达。人工设计并合成抗菌肽基因已经成为目前筛选新型抗菌肽的主要手段 5 抗菌肽的应用前景 5.1 抗菌肽在农业中的应用 5.1.1 作物品种的改良 植物病害多达数百种,几乎所有作物在生长期内都会遭到不同程度的危害,培育抗病新品种是防治植物病害的根本途径。(1)抗菌肽基因在模式植物烟草和马铃薯中的表达。(2)转抗菌肽基因水稻植株的获得。(3)转有抗菌肽基因的其他植物。 5.2 用于动物育种及饲料的开发 5.2.1 转基因动物的研究。转基因动物研究方面主要集中在提高动物的抗病能力和传染病防治。 5.2.2 抗菌肽在饲料工业中的应用。高等动物肠道内的抗菌肽能抑制外源性病原菌,而对动物肠道存在的正常菌群和动物细胞无杀伤作用。虽然肠源抗菌肽有选择性杀伤病原菌的优点,但其在动物体内的表达分泌量却十分有限。应用基因工程手段大量生产动物专一性抗菌肽,并将其用作饲料添加剂,可以使饲养动物对外源病原菌入侵具有更好的抵抗能力。 5.2.3 阳离子抗菌肽阳离子抗菌肽是一类带正电荷的抗菌肽,存在于多种生物体中,在宿主天然免疫中有重要作用。动物受到大量病原物攻击时,特异性免疫系统需要在细胞系的扩增和免疫反应中区分自我与非我,且反应速度较慢,不足以及时保护机体免受病原物的侵染。而抗菌肽诱导反应的结果是广谱抗微生物反应,无自我和非我之区分,甚至数分钟内即可发生。动物的抗菌肽较容易在直接与环境病原物接触的部分发现,它们参与构成反应迅速的第一道防线。此外,阳离子抗菌肽与传统抗生素有协同效应。观察到多价阳离子抗菌肽magainin Ⅱ与beta-内酰胺类抗生素的协同作用、Pleurocidin 与D-环丝氨酸存在着协同作用。Scott 等发现抗菌活性强的抗菌肽与传统抗生素的协同性较弱,抗菌活性弱的抗菌肽与传统抗生素的协同性较强。单个动物可以同时表达序列和结构不同的多种阳离子抗菌肽,这些不同结构的抗菌肽之间也可能存在协同效应。
6 研究展望及存在问题 抗菌肽是哺乳动物防御系统的一个重要组成部分,具有热稳定、水溶性好、广谱杀菌甚至有的能杀真菌、原虫等优点,而且许多抗菌肽在100℃加热10min条件下仍能保持一定活力,且对较大的离子强度和较低或较高的pH都有较强的抗性,而对真核细胞几乎无作用,仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,并且与抗生素通过阻断大分子生物合成的作用机制完全不同,病源菌不易对其产生耐药性,由此显示了它具有独特的研究和应用价值。近20年来,人们对昆虫抗菌肽已进行了比较系统的理论和应用研究,但有关畜禽抗菌肽基因工程应用研究方面的报道较少。从哺乳动物抗菌肽特有的性质,显示了它具有以下几个方面在畜牧生产上的研究和应用前景。研究展望及存在问题 6.1药用前景 随着传统抗生素的广泛及长期的应用,许多病源菌对它们产生了耐药性,而具有广谱抗菌且有独特的抗菌机制的抗菌肽显然在这方面的应用研究中具明显优势。随着对抗菌肽结构与活性的关系、抗菌肽作用机制及其基因表达调控机制认识的不断深化,设计一种高效的、有利于人类健康的抗菌肽作抗生素替代品是完全可行的。若想将抗菌肽最终开发为具有实用价值的抗菌药物,其抗菌活性的提高以及对于哺乳动物细胞的毒性的降低是首先需要解决的问题。已有的对于抗菌肽作用机制的研究为此提供了强大的理论支持。由于抗菌肽的亲水侧面要始终与磷脂膜的带负电的酸性头部相结合,它们应该具有如下特点:1) 在整条肽链上分布大量正电荷;2) 与双亲性细胞膜应该呈现很微弱的结合能力或者根本不与之结合,从而不会溶血。因此对抗菌肽进行结构改造而得到哺乳动物细胞毒性降低的结构形式所依据的主要是这一机制。现在已经有大量的研究机构开展了对抗菌肽进行结构改造的工作,这些工作主要是从改变抗菌肽的α- 螺旋性质、带电荷水平以及疏水性方面着手,并取得了很好的结果,这些结果反过来又促进了对其作用机制的研究。 6.2转基因研究及应用 仔猪腹泻、奶牛乳房炎及各种病毒性疾病如猪瘟、鸡新城疫等一直是棘手的疾病,不利于畜牧业的发展。借鉴已成功的昆虫抗菌肽转基因工程,如转基因蚊子、转基因马铃薯、转基因水稻等,把特异的抗菌肽基因转入畜禽特定细胞让其表达,从而产生抗病新品种,不失为一条发展畜牧生产的新思路,前景深远。 6.3抗菌肽基因表达调控及抗菌肽添加剂研究 研究表明,抗生素添加剂的使用严重破坏了动物肠道的微生物平衡,并易在动物体内残留,严重影响了畜产品的品质和人类的健康。用基因工程方法生产环保型抗菌肽添加剂,或者,通过日粮因素调控抗菌肽基因的表达而达到畜产品无抗素化值得进一步研究。 然而,由于抗菌肽分子小,分离提纯存在一定的困难,故天然资源有限。化学合成和基因工程法获得抗菌肽是主要手段,但化学合成抗菌肽成本高,而通过基因工程在微生物中直接表达抗菌肽基因,则可能对宿主有害而不能获取表达产物。所以,对抗菌肽的结构、构效关系及作用机理还需进一步研究。 天然抗菌肽来源有限,提取工艺复杂,成本昂贵, 化学合成也存在成本高、批量生产困难等问题,通过基因工程获得的抗菌肽抗菌活性、生产困难等问题。某些抗菌肽抗菌谱广、杀伤力强,但其对哺乳动物细胞也有一定的细胞毒性,如何在保持其结构与活性的同时降低其细胞毒性也是需要解决的问题。 7 展望 过去, 在一种抗生素因为耐受性的产生而失去作用时, 人们通常通过对其分子进行修饰来寻找新的抗生素, 但不久之后微生物的耐受性依然会出现。临床和实验所进行的研究证实了抗菌肤所引起的微生物耐受性, 与传统的抗生素相比, 微乎其微, 这为解决在临床上日益棘手的细菌对传统抗生素产生耐药性问题