抗菌肽
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抗菌肽(antibacterial peptide; antibiotic peptide)
拼音:kàng jūn tài
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概述
抗菌肽是生物體內(nèi)經(jīng)誘導產(chǎn)生的一種具有生物活性的小分子多肽，分子量在2000～7000左右，由20～60個氨基酸殘基組成。這類活性多肽多數(shù)具有強堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點。世界上第一個被發(fā)現(xiàn)的抗菌隊是1980年由瑞典科學家G.Boman等人經(jīng)注射陰溝通桿菌及大腸桿菌誘導惜古比天蠶蛹產(chǎn)生的具有抗菌活性的多肽，定名為Cecropins。此后數(shù)年間，人們相繼從細菌、真菌、兩棲類、昆蟲、高等植物、哺乳動物乃至人類中發(fā)現(xiàn)并分離獲得具有抗菌活性的多肽。由于最初人們發(fā)現(xiàn)這類活性多肽對細菌具有廣譜高效殺菌活性，因而命名為“antibactetial pepiides，ABP”，中文譯為抗菌肽，其原意為抗細菌肽。隨著人們研究工作的深入開展，發(fā)現(xiàn)某些抗細菌肽對部分真菌、原蟲、病毒及癌細胞等均具有強有力的殺傷作用，因而對這類活性多肽的命名許多學者傾向于稱之為”peptide antibiotics”一多肽抗生素?！ ?/p>
概念和分類
抗菌肽原指昆蟲體內(nèi)經(jīng)誘導而產(chǎn)生的一類分子量在4KD左右，具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)。最初，人們在研究北美天蠶的免疫機制時，發(fā)現(xiàn)其滯育蛹經(jīng)外界刺激誘導后，其血淋巴中產(chǎn)生了具有抑菌作用的多肽物質(zhì)，這類抗菌多肽被命名為天蠶素(Cecropins)。后來，從其他昆蟲以及兩棲類動物、哺乳動物中，也分離到結(jié)構(gòu)相似的抗菌多肽。迄今為止，在不同動物組織中已發(fā)現(xiàn)了很多具有抗菌作用的蛋白質(zhì)和多肽，已有70多種抗菌多肽的結(jié)構(gòu)被測定，抗菌肽的概念得到了極大的擴展。
根據(jù)抗菌肽的結(jié)構(gòu)，可將其分為5類：(1)單鏈無半胱氨酸殘基的α-螺旋，或由無規(guī)卷曲連接的兩段α-螺旋組成的肽；(2)富含某些氨基酸殘基但不含半胱氨酸殘基的抗菌肽；(3)含1個硫鍵的抗菌多肽；(4)有2個或2個以上二硫鍵、具有β-折疊結(jié)構(gòu)的抗菌肽；(5)由其它已知功能的較大的多肽衍生而來的具有抗菌活性的肽。其中最早分離到的Cecropins和從非洲爪蟾中分離到的Magainins等屬于第一類抗菌肽，通常也將其稱為Cecropin類抗菌肽，目前對此類抗菌肽的研究也較深入。
根據(jù)抗菌肽的來源，可將其分為6類：
（1）昆蟲抗菌肽 昆蟲是種群最大的生物種類,抗菌肽的數(shù)量難以估量。現(xiàn)在,僅在鱗翅目、雙翅目、鞘翅目和蜻蜓目等8個目的昆蟲中發(fā)現(xiàn)超過200多種昆蟲抗菌肽類物質(zhì),僅從家蠶這一種昆蟲獲得了40個抗菌肽基因。
（2）哺乳動物抗菌肽 1989年, 首次從豬小腸中分離到哺乳動物抗菌肽Cecropin P1。目前,從豬中分離出至少18種,綿羊中至少30種,牛中至少30種抗菌肽。人類機體中發(fā)現(xiàn)的防御素屬于抗菌肽中的一個大家族,根據(jù)其氨基酸的空間結(jié)構(gòu)和分泌部位的差別又分為三大類:人α-防御素(humandα-defensin)、人β-防御素(human β-defensin, HβD)、人θ-防御素(humanθ-defensin)[5],現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)人防御素達35種以上,其中非常重要的防御素有10種。
（3）兩棲動物抗菌肽 兩棲類動物裸露的具多種功能,在皮膚的分泌物中存在的大量皮膚活性肽具有多樣的生物學活性,其中大多數(shù)多肽類物質(zhì)均具有一定的抗微生物活性,在進化上是一類非常古老而有效的天然防御物質(zhì),往往歸為抗菌肽。在非洲爪蟾中就有十多種抗菌肽,不僅在皮膚顆粒腺表達,也有存在于胃粘膜和小腸道細胞。在非洲爪蟾皮膚中發(fā)現(xiàn)的小分子抗菌肽———爪蟾素(magainins)是較早發(fā)現(xiàn)的兩棲動物抗菌肽,具有很高的抗菌活性,此后相繼發(fā)現(xiàn)了多種蛙類抗菌肽。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前已經(jīng)從無尾兩棲動物8個屬約40多種兩棲類動物的皮膚中提取出了數(shù)百種抗菌肽,APD數(shù)據(jù)庫中就收錄了其中的548種。大量研究發(fā)現(xiàn)蛙類抗菌肽具有協(xié)同效應(yīng),但不同的蛙類抗菌肽很少具有同源性。
（4）魚類、軟體動物、甲殼類動物來源的抗菌肽 1986年,從豹鰨分離到一種含有35個氨基酸殘基抗菌肽Pardaxin是最早從魚類分離得到的兩親性陽離子α螺旋結(jié)構(gòu)具有穿膜作用的多肽,該肽是離子型神經(jīng)毒素,由該肽衍生出了一系列具有比蜂毒素抗菌活性更強,溶血活性更低的抗菌活性肽。1998年, 報道了鯰(Parasilurus asotus)受傷時上皮粘膜細胞層分泌一種19個氨基酸殘基的組蛋白H2A抗菌肽parasinⅠ,具有廣譜強抗菌活性,其抗菌活性是蛙皮素mainin 2的12~100倍。目前,從魚類分離得到49種以上抗菌肽。防御素是貽貝等海洋軟體動物的重要抗微生物肽,迄今發(fā)現(xiàn)的貽貝防御素根據(jù)其初級結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和共有的半胱氨酸序列分為Defensin、mytilin和myticin 3種。蝦經(jīng)細菌感染后可誘導多種基因表達,其中含有多種抗菌肽基因。自1997年首次報道甲殼動物抗菌肽氨基酸全序列以來,從甲殼類動物如對蝦血細胞中分離出多種抗菌肽。
（5）植物抗菌肽 植物中也存在一些結(jié)構(gòu)上與昆蟲、哺乳動物防御素結(jié)構(gòu)相似的植物抗菌肽,稱為植物防御素。大多數(shù)植物抗菌肽對植物病原具有良好活性,部分植物抗菌肽對革蘭氏陽性菌、陰性菌、真菌、酵母及哺乳動物細胞均有毒性。Thi-onins是最早從植物中分離的抗菌肽。
（6）細菌抗菌肽 細菌抗菌肽又稱細菌素(bacteriocin),包括陽離子肽和中性肽,革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均可分泌。細菌中已發(fā)現(xiàn)的抗菌肽有桿菌肽(Bacitracin)、短桿菌肽S(Gramicidin S)、多粘菌素E(Polymyxin E)和乳鏈菌肽(Nisin)4種類型。目前,APD數(shù)據(jù)庫中就收錄的細菌素有119種,其中乳酸鏈球菌肽nisin是由乳球菌產(chǎn)生的含3~4個氨基酸殘基的短肽,它是一種耐酸性物質(zhì),即使在胃這樣低pH環(huán)境中穩(wěn)定性也很高,能抑制革蘭氏陽性菌如梭狀芽孢桿菌和李氏桿菌。Bacillus spp.產(chǎn)生的桿菌肽mersacidin對“超級耐藥菌”———耐甲氧西林葡萄球菌(MRSA)具有良好的抑制作用,通過腹腔給藥可以清除MRSA感染小鼠
血液、肺、肝、腎、脾等臟器中的細菌,并且對小鼠各器官沒有造成明顯的損害?！ ?/p>
生物學效應(yīng)
抗菌肽具有廣譜抗菌活性，對細菌有很強的殺傷作用，尤其是其對某些耐藥性病原菌的殺滅作用更引起了人們的重視。
除此之外，人們還發(fā)現(xiàn)，某些抗菌肽對部分病毒、真菌、原蟲和癌細胞等有殺滅作用，甚至能提高免疫力、加速傷口愈合過程。
抗菌肽的廣泛的生物學活性顯示了其在醫(yī)學上良好的應(yīng)用前景?！ ?/p>
作用機制
自從發(fā)現(xiàn)抗菌肽以來，已對抗菌肽的作用機理進行了大量研究。目前已知的是，抗菌肽是通過作用于細菌細胞膜而起作用的，在此基礎(chǔ)上，提出了多種抗菌肽與細胞膜作用的模型。但嚴格地說，抗菌肽以何種機制殺死細菌至今還沒有完全弄清楚。
目前一般認為,Cecropin類抗菌肽作用于細胞膜，在膜上形成跨膜的離子通道，破壞了膜的完整性，造成細胞內(nèi)容物泄漏，從而殺死細胞。
對于抗菌肽破壞膜的完整性，使細胞內(nèi)外屏障喪失，從而殺死細菌這一觀點已得到基本統(tǒng)一的認識，但對其具體作用過程、是否存在特異性的膜受體、有無其它因子協(xié)同等問題尚不十分清楚，存在不同看法。不同抗菌肽的作用機制可能不一樣，尚有待進一步研究
基因工程
抗菌肽在動物體內(nèi)含量極微。從動物體內(nèi)提取抗菌肽產(chǎn)量低、費時長、工藝復雜、費用昂貴，無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，這成為制約抗菌肽進入實際應(yīng)用的最大障礙。因此，開展抗菌肽基因工程研究具有重要意義。
目前，已進入臨床應(yīng)用的基因工程藥物多數(shù)是采用原核表達系統(tǒng)生產(chǎn)的，但由于抗菌肽對細菌的殺傷作用，不能用原核表達系統(tǒng)直接表達具有生物活性的抗菌肽，而如果采用融合蛋白的形式表達，將給表達產(chǎn)物的后處理帶來很大麻煩。因此，國內(nèi)外的研究者多采用真核表達系統(tǒng)進行抗菌肽基因工程研究。
近年來，以酵母為基因工程受體菌的研究引起人們的重視，酵母具有比大腸桿菌更完備的基因表達調(diào)控機制和對表達產(chǎn)物的加工修飾及分泌能力，并且不會產(chǎn)生內(nèi)毒素，是基因工程中良好的真核基因受體菌。自1978年Hinnen等首先試驗酵母轉(zhuǎn)化成功后，已有人干擾素基因、乙型肝炎表面抗原基因、α-淀粉酶基因等數(shù)十種外源基因在酵母中獲得表達。國內(nèi)研究者大量研究表明，利用酵母表達抗菌肽是一條可行的道路，如能在表達產(chǎn)率上得到進一步提高，將為抗菌肽早日進入臨床應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
理化性質(zhì)、作用機理和作用范圍
天然抗菌肽通常是由30多個氨基酸殘基組成的堿性小分子多肽，水溶性好，分子量大約為4000道爾頓左右。大部分抗菌肽具有熱穩(wěn)定性，在l00℃下加熱10～15min仍能保持其活性。多數(shù)抗菌肽的等電點大于7，表現(xiàn)出較強的陽離子特征。同時，抗菌肽對較大的離子強度和較高或較低的pH值均具有較強的抗性。此外，部分抗菌肽尚具備抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。
抗菌肽功能從目前的研究結(jié)果來看，一般認為抗菌肽殺菌機理主要是作用于細菌的細胞膜，破壞其完整性并產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象，造成細胞內(nèi)容物溢出胞外而死亡。首先由靜電吸引而附于細菌膜表面，疏水性的C端插入膜內(nèi)疏水區(qū)并改變膜的構(gòu)象，多個抗菌肽在膜上形成離子通道而導致某些離子的逸出而死亡。亦有學者認為抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及離子通道，引起膜滲透性改變而導致死亡，亦有學者提出抗菌肽是否存在特異性的膜受休及有無其它因子的協(xié)同作用等問題。不同類別的抗菌肽的作用機理可能不一樣。
抗菌肽多數(shù)具有強堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點。某些抗菌肽對部分真菌、原蟲、病毒及癌細胞等均具有強有力的殺傷作用。
1. 抗菌肽對細菌的殺傷作用
抗菌肽對革蘭氏陰性及陽性細菌均有高效廣譜的殺傷作用。國內(nèi)外已報道至少有113種以上的不同細菌均能被抗菌肽所殺滅。
2．抗菌肽對真菌的殺傷作用
最先發(fā)現(xiàn)具有抗真菌作用的抗菌肽是從兩棲動物蛙的皮膚中分離到的蛙皮素（Magainins），它不僅作用于C+、C-，對真菌及原蟲亦有殺傷作用。Defensins是一種動物細胞內(nèi)源性殺菌多肽，是從吞噬細胞中分離出來的，具有很寬的抗菌譜，對G+的殺傷作用大于對G-的殺傷作用，它也作用于真菌和部分真核細胞。Cecropin A及其類似物如天蠶素——蜂毒素雜合肽對感染昆蟲的真菌具有一定的殺傷作用。
3．抗菌肽對原蟲的殺傷作用
抗菌肽Magainins對原蟲有殺傷作用。實驗證明抗菌肽可以殺死草履蟲、變形蟲和四膜蟲。柞蠶抗菌肽D對陰道毛滴蟲亦有殺傷作用。
4. 抗菌肽對病毒的殺傷作用
Melitiin和Cecropins在亞毒性濃度下通過阻遏基因表達來抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln－5對皰疹病毒HSV－1和HSV－2有一定的抑制效果。這些肽對病毒被膜直接起作用，而不是抑制病毒DNA的復制或基因表達。
5．抗菌肽對癌細胞的殺傷作用
抗菌肽對正常哺乳動物細胞及昆蟲細胞無不良影響，但對癌細胞株則有明顯殺傷作用。這種選擇性機理可能與細胞骨架有關(guān)。已有有關(guān)抗菌肽對宮頸癌細胞、直腸癌細胞及肝癌細胞的殺傷作用與劑量相關(guān)的效應(yīng)的報道?！ ?/p>
發(fā)展現(xiàn)狀
迄今為止，從不同的生物體內(nèi)誘導分離獲得的抗菌肽已不下200多種，僅從昆蟲中分離獲得的就多達170余種。人們根據(jù)抗菌肽的來源及結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行了分類。根據(jù)抗菌肽的結(jié)構(gòu)，可將其分為5類
1．具有螺旋結(jié)構(gòu)的線性多肽 cecropins是第一個被發(fā)現(xiàn)的動物抗菌肽，1980年，由Boman等從美國天蠶蛹中分離得到。該類多肽抗生素一般含有37～39個氨基酸殘基，不含半胱氨酸，其N端區(qū)域具有強堿性，可形成近乎完美的雙親螺旋結(jié)構(gòu)，而在C端區(qū)域可形成疏水螺旋，兩者之間有甘氨酸和脯氨酸形成的鉸鏈區(qū)，多數(shù)多肽的C端被酰胺化，酰胺化對其抗菌活性具有重要作用。此后，人們相繼從家蠶、柞蠶、果蠅、麻蠅中分離到了cecropins類抗菌肽。1989年，Lee等人從豬小腸中分高到了cecropin P1，說明了cecropins可能在動物中廣泛存在。cecropins對革蘭陽性菌、陰性菌部具有很強的殺傷力，而對真菌和真核細胞沒有毒性。目前cecropins已被人工合成并已商品化。
magainins也是較早發(fā)現(xiàn)的一類具有雙親螺旋結(jié)構(gòu)的抗菌肽。最初是從蟾蜍的皮膚中分離得到的，后來在哺乳動物的神經(jīng)組織和腸組織中發(fā)現(xiàn)了其類似物。magainins對革蘭陽性菌、陰性菌、真菌、原生動物都有殺傷作用，但是對革蘭陰性菌的活性比cecropins要低10倍左右。
此外，從一些動物的再生性器官和兩棲類的多種組織器官中分離得到了一些具有螺旋結(jié)構(gòu)的多肽，如來源于南美蛙的dermaseptin和來源于樹蛙的bombininh。
2．富含某種氨基酸的線性多肽 apidaecins是從蜜蜂中分離得到的富含脯氨酸的多肽抗生素，一般含有16～18個氨基酸殘基，其中脯氨酸含量高達33％，精氨酸含量可達17％。apidaecins對某些革蘭陰性菌具有很強的活性，而對革蘭陽性菌不起作用。apidaecins對某些革蘭陰性的植物病原菌和腸桿菌科的致病菌的高殺傷力，使其在植物抗細菌病基因工程和食品工業(yè)中有著很好的應(yīng)用前景。
drosocin是來源于果蠅的一種富含脯氨酸的抗菌肽，在結(jié)構(gòu)上與apidaecins具有一定的相似性，但是在其11位的蘇氨酸羥基上連接著一個O－二糖鏈（－N-乙酰半乳糖胺－半乳糖。）
coleoptericin和hemiptericin分別來源于鞘翅目和半翅目昆蟲，一級結(jié)構(gòu)中富含甘氨酸，分子量一般較大。Oppenheim等人從人的腮腺和下頜腺分泌物中分離得到了一組富含組氨酸的抗菌肽，長度在7～38個氨基酸殘基不等，被稱為histatins。對于引起口腔感染的多種微生物具有活性。indolicidin是來源于牛中性粒細胞的多肽抗生素，因其13個氨基酸中含有5個色氨酸而得名。其C端是酰胺化的。對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有很強的殺菌活性。
3．含有一個硫鍵的多肽 這是一類數(shù)量很少的抗菌肽，第1個被發(fā)現(xiàn)的這類多肽是bactenecin，來源于牛中性粒細胞。其12個氨基酸中含有4個精氨酸，在其第2位和第11位氨基酸殘基間形成二硫鍵。bactenecin對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有活性。這類多肽中還包括一些來源于蛙類皮膚的多肽抗生素，一般在C端有一個由7個氨基酸形成的“l(fā)oop”和一個長的N端“尾巴”，如brevinin-1,brevinin-2。
4．含有兩個或兩個以上二硫鍵的多肽 這類多肽的典型代表是defensins，最初發(fā)現(xiàn)的α-defensins來源于哺乳動物的組織中，一般含有29～34個氨基酸殘基，其中6個保守的半胱氨酸形成3個分子內(nèi)二硫鍵，此外，其第6位和第15位的精氨酸，第24位的甘氨酸也是保守的。α-defensins可形成3層的β片層結(jié)構(gòu)，通過3個硫鍵和Arg-6與Glu-24之間的鹽橋而被穩(wěn)定。目前，defensins已被合成并已商品化。defensins對多種細菌和某些真菌具有殺傷作用，并且對真核細胞有一定的毒性。defensins對革蘭陽性菌的活性比革蘭陰性菌強。defenssins的活性比cecropins弱，并且通常在低離子強度下起作用。 β-defensins比α-defensins大一些，一般含有38～42個氨基酸殘基。都含有3個硫鍵和4～8個精氨酸。昆蟲defensins在C末端與α-defensins相似，但是只有兩個β片層結(jié)構(gòu)，中間有一段α螺旋起穩(wěn)定作用，主要對革蘭陽性菌起作用，而對真菌沒有作用。 植物defensins一般有45～54個氨基酸殘基，可形成4個硫鍵，3個β片層結(jié)構(gòu)和一個α螺旋結(jié)構(gòu)。植物defensins一般只對真菌起作用而對細菌沒有作用。不同植物defensins對真菌的抗菌譜不同。 thionins也是一類來源于植物的多肽抗生素，含有45～47個氨基酸殘基，有6個或8個半胱氨酸形成的3個或4個硫鍵。其二級結(jié)構(gòu)可形成2個反平行的α螺旋結(jié)構(gòu)和2個反平行的β片層結(jié)構(gòu)。thionins抑制多種植物致病細菌和真菌，但是對假單胞菌屬和歐文氏菌屬的細菌不起作用。
5．羊毛硫抗生素 羊毛硫抗生素（1antibiotics）是指一些由細菌產(chǎn)生的，由基因編碼在核糖體中合成，經(jīng)翻譯后加工而含有一些特殊有機基團的多肽抗生素。其中研究最廣泛的是nisin。它是來源于乳酸菌的一種抗菌肽，成熟多肽由34個氨基酸組成，含有羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫氨酸等特殊基因。主要對革蘭陽性菌起作用，而對革蘭陰性菌不起作用，已被廣泛應(yīng)用作食品保鮮劑。nisin及其類似物在醫(yī)藥上的應(yīng)用研究也正在進行。
應(yīng)用及前景
目前，所有的常規(guī)抗生素都出現(xiàn)了相應(yīng)的抗藥性致病株系，致病菌的抗藥性問題已經(jīng)日益嚴重地威脅著人們的健康。尋找全新類型的抗生素是解決抗藥性問題的一條有效途徑?？咕囊驗榭咕钚愿?，抗菌譜廣，種類多，可供選擇的范圍廣，靶菌株不易產(chǎn)生抗性突變等原因，而被認為將會在醫(yī)藥工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，已有多種多肽抗生素正在進行臨床前的可行性研究，其中magainins已經(jīng)進入三期臨床試驗階段。一些多肽抗生素在醫(yī)藥研究中的進展情況。
Company Peptide Clinical indication Stage of development
Magainin Pharmaceutical MSI-78 Impetigo Abandoned after phaseⅢ（1997）
MSI-78 Topical treatment of diabetic foot ulcers phaseⅢ（1997）
Applied Microbiology/Astra/Merck Nisin(lantibiotic Gastric Helicobacter infection /ulcers Early clinical trails(1997);PhaseI(1998)
Applied Microbiology/Nippon/Shoji Nisin variants Vancomycin-resistant enterococci (parenteral) Preclinical research(1997)
Micrologix Biotech MBI-11CN+ Gram-positive infection Preclinical research(1997)
MBI-20 series(α-helical) Gram-negative infection; enhancers of conventional antibiotics Research and development（1997）
Intrabiotics IB367(β-sheet) Topical treatment of oral mucositis(muoth ulcerations) Preclinical research(1997);Phase I(1998)
Xoma Mycoprex(BPI-derived) Systemic candidiasis; enhancer of fluconazole activity Prelinical research(1997); PhaseⅡcompleted, Phase Ⅲ initated(1998)
現(xiàn)在大多數(shù)臨床試驗是用于局部治療，這種治療應(yīng)該是安全和有效的，因為一些毒性更強的多肽和脂多肽，如短桿菌肽S，多粘菌素B已被用于制造皮膚軟膏。這些多肽也可用于那些常規(guī)抗生素和常規(guī)療法無效的地方。利用粉劑的方法治療肺部感染是一個很有前途的發(fā)展方向。口服藥物可能會被用于治療腸道感染，nisin正在進行抗螺旋桿菌的臨床試驗。至少有兩個公司正在開發(fā)非腸道給藥的治療方法。
抗菌肽基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，主要是用于轉(zhuǎn)化農(nóng)作物培育抗病品種。由于抗菌肽對多種植物病原菌有殺菌活性，將抗茵膚基因?qū)?a href="/index.php?title=%E6%A4%8D%E7%89%A9%E4%BD%93&action=edit&redlink=1" class="new" title="植物體（尚未撰寫）" rel="nofollow">植物體內(nèi)表達可望提高其抗病能力。
抗菌肽基因用于轉(zhuǎn)化農(nóng)作物培育抗病品種，如抗馬鈴薯青枯病、煙草抗青枯病及水稻抗白葉枯病等已有良好的開端。
抗菌肽對正常哺乳動物細胞無不良影響，但對癌細胞株，部分病毒則有明顯殺傷作用。這預示抗菌肽在治療及預防癌癥和抗病毒方面具有良好的應(yīng)用前景。
由于某些多肽抗生素對一些植物致病細菌和真菌具有很強的抗性，一些多肽抗生素已經(jīng)被用于植物抗病基因工程。如Jaynes等將兩個cecropin的類似物基因，Shiva-I基因和SB－37基因轉(zhuǎn)入煙草，發(fā)現(xiàn)Shiva－I的轉(zhuǎn)基因煙草對青枯病具有一定的抗性，而SB－37的轉(zhuǎn)基因煙草沒有抗性。Huang等的研究表明將cecropin類多肽MB－39基因與大麥、淀粉酶信號肽基因融合后轉(zhuǎn)入煙草中，所得植株野火病的抗性增強。在國內(nèi)，黃大年等利用cecropinB基因轉(zhuǎn)化水稻，得到了一些對水稻細條病具有不同抗性的植株。
抗菌肽動物轉(zhuǎn)基因的研究也已經(jīng)取得了一些進展，比如可以通過基因工程的方法來阻斷一些蟲媒疾病的傳播，Possani等的研究表明，在蚊子體內(nèi)表達Shiva-3可以抑制瘧疾的傳播，但是在蚊子的轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面還存在著一些困難；Durasu1a等通過在長紅獵蟋的共生菌中表達CecropinA明顯減少了其體內(nèi)錐蟲的數(shù)量。Reed等將Shiva-Ia轉(zhuǎn)入小鼠中，轉(zhuǎn)基因小鼠對布魯氏桿菌的抵抗力顯著增強，這為人工培育抗病飼養(yǎng)動物新品種提供了新思路。此外，抗菌肽在食品防腐，鮮花保鮮和動物飼料添加劑等方面的應(yīng)用研究也正在進展之中。
五、國內(nèi)抗菌肽研究開發(fā)現(xiàn)狀
華南農(nóng)業(yè)大學教授黃自然及其研究組從我國特有物種柞蠶蛹中經(jīng)人工誘導和提取的產(chǎn)物（溶菌酶）--抗菌肽，是經(jīng)過十幾年的努力取得的一項首創(chuàng)性科研成果。抗菌肽醫(yī)藥產(chǎn)品即以生物工程方法將抗菌肽純化為一類新型藥物。具有廣譜性殺菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的復制。特別是對耐藥性細菌，抗菌肽有較強殺滅作用，并能選擇性殺傷腫瘤細胞，是一種具有作用靶點及新作用機制的化合物。
南開大學、天津大學和大港油田聯(lián)手攻關(guān)，成功地從蒼蠅體內(nèi)分離出抑制多種病源菌和病毒的抗菌肽。目前多種抑菌實驗已經(jīng)完成，科研人員正在著手進一步純化從蒼蠅幼蟲體內(nèi)提取出的抗菌肽。
中國科學院上海生化與細胞所張永蓮等人對名為Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破（批準號：39893320）。該基因只在附睪頭部上皮細胞中特異表達具有抗菌功能的多肽，生育旺期表達最高。這是目前第一個發(fā)現(xiàn)與附睪防御系統(tǒng)相關(guān)的天然抗菌肽，人體也類似，也是國際上發(fā)現(xiàn)的第一個與男性生殖系統(tǒng)炎癥相關(guān)的功能基因，第一次證實附睪具有免疫系統(tǒng)。其研究成果：《大鼠生殖系統(tǒng)中的一個抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上發(fā)表，是我國生命科學基礎(chǔ)研究成果第一次在《Science》上刊載。
中國水稻所黃大年教授主持的蠶抗菌肽B基因轉(zhuǎn)化水稻的研究，抗菌肽B基因轉(zhuǎn)化植株表現(xiàn)出對白葉枯病合細條病的抗性有明顯提高,為水稻白葉枯病的抗性育種提供了一條新的途徑.將該基因?qū)胪茝V品種,可以獲得農(nóng)藝性狀保持優(yōu)良.另外,轉(zhuǎn)基因第二代植株仍然表現(xiàn)對白葉枯病合細條病的抗性。
中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究中心研究員賈士榮完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，構(gòu)建了表達載體，并將這些基因成功地導入我國七個馬鈴薯主栽品種(品系)，獲得1050個轉(zhuǎn)基因株系，經(jīng)多年多點抗病性鑒定,初步篩選出三個較起始品種抗病的株系。
黃亞東，鄭青，王林川，廖富蘋，黃自然等采用病毒載體pAcGP67B，通過PCR點突變技術(shù)將柞蠶抗菌肽基因起始密碼ATG刪除以利于形成信號肽切除位點的編碼序列。gp67信號肽的插入能引導表達產(chǎn)物分泌到細胞外而便于表達產(chǎn)物的鑒定及其生物活性的測定，對柞蠶抗菌肽D基因重組桿狀病毒表達載體的構(gòu)建及其表達?！ ?/p>
總結(jié)
抗菌肽要成為藥物，目前還需要解決一些問題。首先是來源問題。由于昆蟲抗菌肽的天然資源有限，化學合成和基因工程便成為獲取抗菌肽的主要手段?；瘜W合成肽類，成本較高。而通過基因工程，在微生物中直接表達抗菌肽基因，可能造成宿主微生物自殺而不能獲得表達產(chǎn)物。以融合蛋白的形式表達抗菌肽基因，雖然可以克服這一缺點，但仍有表達產(chǎn)物少的問題。盡管來自青蛙皮膚的抗菌肽maganin類作為基因工程藥物已進入臨床II，III期實驗，但人們認為，只有每克價格低于10美元，抗菌肽才可能商品化。因此，如何提高抗菌肽的生產(chǎn)效率，降低成本，是應(yīng)用抗菌肽必須解決的問題。其次，與傳統(tǒng)抗生素相比，昆蟲抗菌肽的抗菌活性還不夠理想。改造已有抗菌肽和設(shè)計新抗菌肽分子是創(chuàng)造高活力抗菌肽的有效途徑。這就需要進一步研究抗菌肽結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系和作用機理，為抗菌肽分子的改造和設(shè)計提供足夠的理論依據(jù)
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