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苍蝇及昆虫抗菌肽的来源

作者:网络 | 来源:克迈拉虫业 | 时间:2016-01-18

由于全球抗生素药物的滥用,越来越多的细菌可能发展成为对传统抗生素耐药的菌株。人们迫切地寻找能够代替传统抗生素的药物,使得抗菌肽受到广泛的重视。目前,全球科研人员对抗菌肽的作用机制、药物疗效、安全性等进行深入研究

抗菌肽根据其来源的不同通常可以分为4大类,分别为来源于昆虫、动物、微生物基因工程菌的抗菌肽以及人工合成的抗菌肽。迄今为止,已有1500多种不同来源的抗菌肽被相继报道。

1来源于昆虫的抗菌肽

昆虫作为世界上种类最多的生物(大约有100多万个品种),有着高度的适应能力和高效的防御机制。抗菌肽是昆虫在受到微生物感染或意外伤害时,由血淋巴及机体组织中产生的一类多肽。昆虫的抗菌肽在体液免疫防御中发挥了重要作用,其脂肪体(功能类似于哺乳动物的肝脏)合成的抗菌肽分泌到血淋巴中对全身的病原体起反应。迄今为止,已经有200多种来自昆虫体内的抗菌肽被发现。这些多肽根据其氨基酸的序列和抗菌的功能被分为5种:cecropins、防御素、富含脯氨酸的多肽、富含甘氨酸的多肽及溶菌酶。最近在昆虫体内发现的新抗菌肽有hinnavin ⅡS1抗菌肽(Sl moricin)、奢锦天牛天蚕素(A. luxuriosa cecropin)、防御素NV(defensin-NV)ASABF-6Cys-α(acaloleptin isoform 5)armadillidin、细菌素1(bactrocerin-1)OdVP1SK84、富含脯氨酸肽2(proline-rich peptide 2)等。

2、 cecropins

cecropins是在苍蝇蛹的血淋巴中发现的,它是世界上第一个被发现的抗菌肽。随后,有研究证实cecropins也存在于背囊动物、蛔虫、线虫等体内。但是,cecropins仅被报道存在于双翅目和鳞翅目昆虫,是否广泛存在于昆虫中尚不能确定。cecropins肽链长35~39个氨基酸,缺少半胱氨酸并且形成2个线性的α螺旋,有利于其破坏细菌的细胞膜。

3、防御素

防御素有富含半胱氨酸的阳离子结构,是具有3个或者4个二硫键的独特结构的多肽。防御素已从哺乳动物、昆虫和植物中分离出来,它们作为先天免疫效应分子,对病原体感染提供了最初的有效防御。有关类防御素的三维结构的研究表明,其初级结构与其家族中其他的成员相类似,整体折叠结构稳定,并且侧链的性质决定了其功能的特异性。已证实其抗菌活力与盐浓度相关。昆虫防御素可有效对抗革兰氏阳性细菌,并且对某些革兰氏阴性细菌、真菌、酵母及原生动物也有抵抗活性。

4、 富含甘氨酸的抗菌肽

迄今为止,许多抗菌肽已经在不同的昆虫中被证实,如:肌毒素(creatoxin)attacins、双翅杀菌肽(diptericins)和鞘翅杀菌肽(coleoptericins)等。这些抗菌肽都富含14%~22%的甘氨酸残基,并且这些残基对肽链的三级结构有重要影响。富含甘氨酸的抗菌肽家族通常可以抗真菌和革兰氏阴性细菌,以及通过破坏细胞膜来抗癌细胞。

5、富含脯氨酸的抗菌肽

富含脯氨酸的抗菌肽是从哺乳动物和昆虫体中分离出来的,主要是抗革兰氏阴性细菌,包括某些植物半生细菌和一些人类病原体。它们在脊椎动物和无脊椎动物中是一群阳离子宿主防御肽,典型特征是包含大量的脯氨酸残基,并常与精氨酸残基组成重复序列。与其他类型的抗菌肽不同,它们的作用方式不涉及膜的溶解,而是进入易感细胞中,在细胞内部产生功效。这一特性使它们成为一种新型潜在的细胞穿透肽,从而作为非渗透药物进入到细菌和真核细胞中。

6、来源于动物的抗菌肽

抗菌肽起初是在无脊椎动物动物中发现的,随后在脊椎动物中也有发现,这些肽显示出多样的序列结构和特异性的靶标。基因编码的抗菌肽能够在哺乳动物、两栖动物、鱼类、昆虫等多种不同生物体的组织中表达。

7、来源于微生物工程菌的抗菌肽

由于长期使用抗生素导致耐药性菌株增多,人类需要寻找一种新型的抗菌剂。抗菌肽有着广谱抗菌活性,能快速杀死作用靶标,它最有希望成为传统抗菌素的替代品。但是实际生产中应用抗菌肽还有一定的问题,最主要是昂贵的生产成本限制了抗菌肽的应用。利用基因工程重组技术异源表达系统来生产抗菌肽是一种新模式。其中,大肠杆菌是生产抗菌肽良好的表达系统,但是这种小肽很难在这种高水平工程菌株中表达,特别是遇到毒肽类时,会对宿主菌有杀伤作用。最近克迈拉生物科技有限公司利用黑水虻幼虫鲜浆及植物性乳酸菌开发生产的虻浆酵素蛋白在畜禽及水产养殖方面取得十分理想的效果。

8、来源于人工合成的抗菌肽

近年来,随着人们对抗菌肽研究的深入,科研人员尝试人工合成抗菌肽,并在医疗应用方面取得了一定的成果。利用抗菌肽研制的药物已进入市场,如:美国马盖宁制药公司研发出来的马盖宁(magainin)药物可杀死病毒和肿瘤细胞,柞蚕抗菌肽能抑制乙型肝炎和杀灭肿瘤细胞,在医药上已制成肾肝宁胶囊治疗肾炎及肝炎等。

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