β-折叠抗菌肽的研发及应用策略

抗生素的滥用导致全球细菌耐药性问题愈发严重，严重威胁人类、畜禽健康及畜牧业发展，功能多样且不易导致细菌产生耐药性突变的抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）逐渐发展为抗生素的潜在替代品。β-折叠是抗菌肽一个主要的二级结构分类，该类肽通常由一个或多个二硫键来维系结构的稳定，现已发现许多抗菌肽具有此类结构。相比于目前研究广泛的α-螺旋AMP，它们被认为拥有更强的抗酶解能力和更高的细胞选择性。本篇综述介绍了β-折叠抗菌肽的来源和抗细菌机理，并梳理了一些常见的分子设计方法和应用策略，以期为β-折叠抗菌肽的研发应用提供新思路。     

富含亮氨酸和精氨酸的抗菌肽设计

通过构建亮氨酸疏水面和精氨酸亲水面来设计全新的抗菌肽,并评估利用这种螺旋轮投影模型设计出的抗菌肽的生物学活性.检测了设计得到的新型抗菌肽LGR16的最小抑菌浓度(MICs)、对于红细胞和哺乳动物细胞的细胞毒性以及杀菌动力学.结果表明,新型抗菌肽LGR16具有很强的抗菌活性,其对于革兰氏阴性菌和阳性菌的最小抑菌浓度分别为8和4 μg·mL-1.LGR16杀菌速度快,在10 min内能杀死细菌.在最小抑菌浓度该抗菌肽只表现出很弱的溶血活性和对哺乳动物细胞的细胞毒性.综上可见,抗菌肽能够通过在螺旋轮中聚集疏水性或者碱性氨基酸残基来设计,而且本研究得到的抗菌肽LGR16具有替代抗生素的潜质.     

不同疏水性氨基酸对α-螺旋抗菌肽生物学活性的影响

天然抗菌肽具有较强的杀菌能力,但其较高的细胞毒性会使肽的细胞选择性降低。为了提高抗菌肽的选择特异性,本研究拟探讨不同疏水性氨基酸对α-螺旋抗菌肽生物学活性的影响及其抑菌机制。笔者采用α-螺旋肽GRX_2RX_3RX_2RG作为模板,分别以疏水性氨基酸色氨酸(Try,W)、苯丙氨酸(Phe,F)、缬氨酸(Val,V)、丙氨酸(Ala,A)、亮氨酸(Leu,L)和异亮氨酸(Ile,I)来替换X位置,得到了一系列富含疏水氨基酸的肽GW、GF、GV、GI、GA和GL。本研究检测了抗菌肽的二级结构、溶血活性、抑菌活性、盐离子活性,并对其抑菌的作用机制进行了研究。结果表明:通过CD光谱试验检测出GF、GI、GA和GL在细胞膜模拟环境中均表现出典型的α螺旋结构,而GV只在TFE中呈现α螺旋结构;溶血试验结果表明,GV和GA在浓度为128μmol·L^-1未表现出溶血活性,而其他肽均表现出较高的溶血活性;抑菌试验发现GV的最小抑菌浓度(MIC)的几何平均值为3.7μmol·L^-1,并具有最高的治疗指数(TI);盐离子稳定性试验表明,在NH_4^+、Zn²⁺和Fe³⁺中GV对大肠杆菌25922(E.coli ATCC 25922)的抑菌能力较稳定。进一步通过扫描电镜和内膜通透性试验对抗菌肽GV的抑菌机制进行分析,结果观察到GV能够通过穿透E.coli ATCC 25922和金黄色葡萄球菌29213(S.aureus ATCC 29213)促使细胞内容物流出而导致细菌死亡,以及通过时间和剂量依赖的方式穿透细菌内膜。综合以上结果,富含Val的GV具有较高的细胞选择性和成为高效抗菌药物的发展潜力。     

救必应不同提取物与西药联合对产ESBLs细菌作用研究

试验旨在探讨4种救必应提取物与抗菌药物联合诱导细菌传代的体外抑菌活性。本试验制备了4种救必应提取物,采用96孔反应板二倍微量稀释法体外检测提取物与抗菌药物联合诱导耐药大肠杆菌传代的抑菌作用。结果显示,4种救必应提取物与抗菌药物联合诱导细菌传代对耐药大肠杆菌有不同程度的抑菌活性,其中提取物Ⅰ、Ⅲ与抗菌药物联合效果最好。提示,救必应提取物Ⅰ、Ⅲ与抗菌药物联合诱导细菌传代具有体外抗耐药菌作用。     

牛源防御素类抗菌肽的生物信息学分析

为研究牛源防御素类抗菌肽的生物学功能,本研究利用Prot Param工具分析了抗菌肽的理化性质,利用SOPMA分析了抗菌肽的二级结构,利用NetOGlyc 4.0 Server分析了抗菌肽的糖基化,利用NetPhos 3.1 Server分析了抗菌肽的磷酸化,利用Target P 1.1 Server分析了抗菌肽的亚细胞内定位。结果表明,牛源防御素类抗菌肽为阳离子型抗菌肽,等电点在9.31~11.20之间;TAP、bBD-1、BNBD2、BNBD3、BNBD7、BNBD8和BNBD9为稳定性多肽,其他牛源防御素类抗菌肽为不稳定多肽;BNBD12和BNBD13为疏水性多肽,其他牛源防御素类抗菌肽为亲水性多肽;TAP、LAP、b BD-1、BNBD2、BNBD3、BNBD4、BNBD6、BNBD7、BNBD8和BNBD10由α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲构成,EBD、BNBD1、BNBD5、BNBD11、BNBD12和BNBD13由β折叠、β转角和无规则卷曲构成;没有糖基化位点,除了BNBD7不存在磷酸化位点外,其他16种防御素类抗菌肽存在丝氨酸和苏氨酸的磷酸化位点,但不存在酪氨酸的磷酸化位点。根据分析结果推测牛源防御素类抗菌肽可作用于细胞壁或细胞膜,从而导致细菌死亡。     

抗菌肽JH-3的抗菌谱、溶血性及生物信息学分析

为了解抗菌肽JH-3的抗菌谱、溶血性和生物信息,试验利用琼脂糖扩散法测定抗菌肽JH-3对不同细菌和真菌的抗菌活性,利用分光光度法检测抗菌肽JH-3对红细胞的溶解活性,用生物软件对抗菌肽JH-3进行生物信息学分析。结果表明:抗菌肽JH-3对大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌、多杀性巴氏杆菌、副猪嗜血杆菌、胸膜肺炎放线杆菌、金黄色葡萄球菌、猪链球菌2型、白色念珠菌、青霉有抗菌活性,浓度小于4μg/m L时没有溶血性;二级结构为α螺旋,有3个磷酸化位点,没有糖基化和泛素化位点,有10种酶的酶切位点,为阳离子性疏水多肽。说明抗菌肽JH-3为无溶血性的螺旋型阳离子抗菌肽,抗菌谱广。     

鹿白细胞抗菌肽的体外抗菌试验

应用氯化铵裂解、超声波破碎和离子交换层析等方法，从鹿白细胞中提取出阳离子抗菌肽混合物。经平板抑菌试验初步检测其抗菌活性后，采用微量反应板法测定了鹿抗菌肽对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等9个标准菌株的最小抑菌浓度（MIC），结果显示，该混合抗菌肽对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均具有抑制活性。体外杀菌曲线试验表明，鹿抗菌肽的杀菌作用是非浓度依赖性的，杀菌效果迅速，可在2min内杀灭63．8％的受试细菌。     

牛乳酪蛋白来源新型抗菌肽抗菌活性的初步研究

通过胃蛋白酶水解牛乳酪蛋白得到了一种新的具有抗菌活性的多肽,并进行了初步的抗菌试验。研究采用胃蛋白酶在不同时间条件下水解酪蛋白,测定水解液及其分离物质对不同细菌的抗菌活性。结果表明:2、3、4h胃蛋白酶的酪蛋白水解产生的抗菌肽对多种细菌均具有抗菌活性,尤其是对金黄色葡萄球菌和沙门氏菌具有很强的抗菌作用,其最小杀菌浓度(MBC)分别是3.69μg/mL和0.157μg/mL,最小抑菌浓度(MIC)与MBC相同。该抗菌肽具有良好的热稳定性。酪蛋白和胃蛋白酶本身无此活性,说明酪蛋白经胃蛋白酶水解可以产生抗菌活性肽。     

抗菌肽P3的序列分析及其抑菌活性的测定

为研究抗菌肽P3的生物学功能,试验通过在线软件分析了抗菌肽P3的理化特性、与其他抗菌肽的相似性、二级结构、剪切位点、疏水性、表面极性和抗原性,用琼脂糖扩散法测定了抗菌肽P3的抑菌活性,用倍比稀释法测定了抗菌肽P3的最小抑菌浓度和溶血性。结果表明,抗菌肽P3为疏水性的α螺旋型阳离子多肽,与APD3数据库中抗菌肽Alyteserin-2Ma有最高的相似度,可被9种酶剪切,不具有抗原性,对大肠杆菌、沙门菌、枯草芽孢杆菌、屎肠球菌和白色念珠菌有抑菌活性,对鸡红细胞有较低的溶血性。研究结果说明,抗菌肽P3有抑菌活性,可作用于细胞膜,从而导致菌体死亡。     

多黏类芽孢杆菌抗菌肽的分离纯化及特性研究

试验旨在分离纯化多黏类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）BLCC1-0402代谢产物中的抗菌肽,为抗菌肽制备及其制品检测提供参考。采用离心、不同分子质量卷式膜超滤浓缩、Superdex peptide 10/300GL凝胶过滤层析对多黏类芽孢杆菌发酵上清液进行逐级分离纯化,对不同时段的收集液做抑菌试验,以大肠杆菌O78标准菌株为指示菌,采用打孔法进行抑菌活性检测,比较评价分步层析效果,以Tricine-SDS-PAGE进行分子质量检测。结果显示,通过5和3 ku卷式膜超滤获得的3~5 ku组分蛋白质样品抗菌活性较强;对于3~5 ku组分经凝胶过滤层析分离纯化,纯化后的抗菌肽A3抑菌活性最强,经Tricine-SDS-PAGE小分子多肽电泳检测,已达到电泳纯,分子质量为4 ku;抑菌活性检测结果显示,该抗菌肽A3对大肠杆菌O78标准菌株具有较强的抑菌作用。同时,抗菌肽A3表现出较好的耐热性,90~100 ℃处理15 min,抑菌活性可保持在96%左右;具有较好的酸碱稳定性,在pH 2.0~9.0下,抑菌活性保持在90%以上;经胃蛋白酶作用后抗菌肽A3抑菌活性降低20%,胰蛋白酶作用后抗菌肽A3抑菌活性降低18%,蛋白酶K对抗菌肽A3的抑菌活性几乎无影响。本研究结果表明,分离得到的抗菌肽A3是一种对大肠杆菌O78具有抑菌活性的新型抗菌肽,具有一定的开发潜力,可为下一步抗菌肽的结构分析、理化特性分析等深入研究提供一定参考依据。     

抗菌肽添加量对杂交鲟生化指标的影响

为研究抗菌肽添加量对杂交鲟血清和组织免疫相关指标和抗损伤能力的影响。挑选体格健壮、大小一致的杂交鲟（俄罗斯鲟Acipenser gueldenstaedtii♀×史氏鲟Acipenser schrencki Brandt♂）200尾，随机分成4组。对照组投喂基础饲料，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组分别在基础饲料中添加400、800和1 200 mg/kg的抗菌肽，在（16.0±1.0）℃水温条件下养殖30 d。结果表明，摄食添加抗菌肽的杂交鲟，其血清和组织中白蛋白（ALB）和总蛋白（TP）含量随抗菌肽质量浓度的增加先增后减，其中Ⅱ组杂交鲟血清和组织中ALB和TP含量显著高于对照组（P<0.05）。血清中谷草转氨酶（GOT）和乳酸脱氢酶（LDH）活性随抗菌肽质量浓度的增加先降低后增加；Ⅰ组杂交鲟血清和组织中GOT活性显著低于其他组（P<0.05）；而Ⅲ组GOT和LDH活性显著高于其他组（P<0.05）。杂交鲟组织中总胆固醇（TCHO）含量随抗菌肽质量浓度的增加逐渐减少，Ⅲ组TCHO含量在组织中显著低于其他组（P<0.05）。溶菌酶（LZM）活性随抗菌肽质量浓度的增加而逐渐增加，Ⅱ、Ⅲ组杂交鲟心脏、脾脏和小肠中LZM活性显著高于其他组（P<0.05）。因此，在基础饲料中添加抗菌肽可有效提高杂交鲟的部分非特异性免疫能力和抗损伤能力，抗菌肽添加剂量在400~800 mg/kg时效果最佳。     

不同蜜粉源植物蜂王浆抗菌作用的初步研究

采用抑菌圈实验方法测定不同蜜粉源植物蜂王浆对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑菌作用。试验用蜂王浆分别是产浆型意蜂和产蜜型意蜂所产的油菜蜂王浆和荆条蜂王浆;受试菌株包括革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌)和革兰氏阴性细菌(沙门氏菌和大肠杆菌)。研究结果显示:油菜蜂王浆对革兰氏阳性菌有明显的抗菌作用,且产浆型意蜂所产的油菜蜂王浆对受试细菌的抑菌效果优于产蜜型意蜂品系所产油菜蜂王浆,两种意大利蜂所产的油菜蜂王浆对金黄色葡萄球菌的抗菌作用优于枯草芽孢杆菌;油菜蜂王浆对革兰氏阴性菌的抑菌作用也较强,两种蜂王浆对沙门氏菌的抑菌效果优于大肠杆菌;产浆型意蜂所产的荆条蜂王浆对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效果均高于产蜜型意蜂所产的荆条蜂王浆,然而,二者的抑菌效果弱于油菜蜂王浆。研究表明,不同蜜粉源植物的蜂王浆抗菌效果不同,油菜蜂王浆对受试革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌效果均比荆条蜂王浆强,产浆型意蜂所产的蜂王浆对受试菌的抗菌效果优于产蜜型意蜂所产的蜂王浆。     

抗菌肽的研究进展

抗菌肽,又称为肽抗生素,是多种生物体经外界环境诱导由特定基因编码、核糖体合成并由一些腺体分泌的参与到生物体固有免疫反应的小分子多肽。经试验证实,其除了具有广谱高效的抗菌活性之外,对于部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等也具备强有力的杀伤作用,甚至某些抗菌肽对HIV-1病毒的增殖也具有抑制作用。论述了抗菌肽的研究现状,并对其应用及现存问题进行了深入的探讨。     

Bioinformatics Analysis of Antimicrobial Peptide P3 from Bovine Hemoglobin and Its Analogs

To provide basic information for researching the biological function of antimicrobial peptide P3 from bovine hemoglobin and its analogs (JH-0, JH-1, JH-2 and JH-3), tools on line were utilized to analyze some bioinformatic features of these five peptides. The results showed that the isoelectric point of these five peptides were all more than 8.00. All of these five peptides had positive charge, no transmembrane domain, no signal peptide sequence, no glycosylation sites,were hydrophobins and located at extracellular. The secondary structure of peptide P3 and JH-2 had α-helix and β-sheet, JH-3 was all α-helix, while JH-0 and JH-1 were coil. Peptide P3, JH-2 and JH-3 had a glycosylation site at the thirteenth site of amino acid (Thr, T), respectively. Based on these results, we conjectured that antimicrobial peptide P3 and its analogs could kill bacteria through the interaction with cell wall or cell membrane.     

牛血红蛋白源抗菌肽P3及其类似肽的生物信息学分析

为研究牛血红蛋白源抗菌肽P3及其类似肽（JH-0、JH-1、JH-2、JH-3）的生物学功能,本研究利用在线软件分析了抗菌肽P3及其类似肽的生物信息学特性,发现这5个抗菌肽均带正电荷,等电点均大于8.00,均为疏水蛋白,定位于细胞外,不含有跨膜区、信号肽序列和糖基化位点,P3和JH-2的二级结构为α-螺旋+β-折叠,JH-3为100%的α-螺旋,JH-0和JH-1为无规则卷曲结构,P3、JH-2和JH-3在第13位氨基酸即苏氨酸（Thr,T）有一个糖基化位点。根据分析结果推测抗菌肽P3及其类似肽可作用于细胞壁或细胞膜,从而使菌体死亡。     

CecA-Mag及其突变体在Pichia pastoris中的表达及抗菌活性试验

参考相关天蚕素类抗菌肽的作用机制及抗菌肽结构与功能关系的假说,设计了杂合肽CecA-mag的3个突变体并利用重组聚合酶链式反应定点诱变技术,使突变体得以合成,利用琼脂孔扩散法检测CecA-mag和其突变体对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等临床分离菌株的抑菌效价.结果显示,3个突变体的抑菌活性比CecA-mag分别提高了1....     

人工设计天蚕素抗菌肽AMP-D及其活性测定

本试验通过对抗菌肽结构改造优化,得到了一条新设计的抗菌肽AMP-D,并利用固相合成技术人工合成后对其活性和溶血性进行测定。试验结果表明,AMP-D对革兰氏阴性菌及真菌没有生物活性,对革兰氏阳性菌有明显的抑制作用,且其没有溶血活性;AMP-D对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为10.5 μg/mL,较原设计肽活性有较大提高。     

重组鹅β-防御素7蛋白的原核表达及其生物学特性分析

为探讨鹅β-防御素7(Av BD7)的生物学特性,将鹅Av BD7基因亚克隆到大肠杆菌原核表达载体p Pro EX HTa的EcoRⅠ和XhoⅠ双酶切位点上,构建重组表达质粒p Pro EX-Av BD7,将重组质粒转化到大肠杆菌Rosetta感受态细胞中,用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)对其菌液进行诱导表达。经N-三(羟甲基)甲基甘氨酸十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(Tricine-SDS-PAGE)分析,该重组蛋白大小为10~15 ku,与预期大小结果一致。重组鹅Av BD7蛋白纯化后,通过菌落计数的方法测定其体外抗大肠杆菌、鸡白痢沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、四联球菌、枯草芽孢杆菌等抑菌活性,盐离子浓度对其抗菌活性的影响及其对鸡红细胞的溶血活性。结果显示,重组鹅Av BD7蛋白对所测定的5种细菌均有显著抗菌活性(P0.05),且其抑菌活性随蛋白浓度的增加而增强。高浓度盐离子(150 mmol/L)显著抑制重组鹅Av BD7蛋白的抗菌活性(P0.05)。重组鹅Av BD7蛋白对鸡红细胞没有溶血活性(P0.05)。由此可见,重组鹅Av BD7蛋白具有广谱抗菌活性,高浓度盐离子显著降低其抗菌活性,且该重组蛋白不具有溶血活性。