昆虫抗菌肽的生物信息学预测及分析

昆虫种类众多,占动物界的90%,其遍布于除深海和极地外的每一个角落。然而,昆虫不具有高等动物 的特异性免疫系统,需要血淋巴细胞产生抗菌肽来抵御外界侵害。昆虫抗菌肽是一类非专一性小分子多肽,是体液 免疫系统的重要组成部分,其来源众多,结构多样,并具有相对分子质量较小、热稳定性良好、抗菌广谱等特点。运用 生物信息学方法,结合生物信息学两大门户网站,对昆虫抗菌肽的分类、平均疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位 等进行预测及分析。     

哺乳动物抗菌肽的研究

抗菌肽在宿主抵抗病原微生物感染中起重要作用，是天然免疫的重要介质，其通过改变细菌细胞膜的通透性而发挥抗菌作用，这不同于抗生素通过阻断大分子生物合成的作用机理，因而致病菌不易对其产生耐药性，下面就几种哺乳动物抗菌肽特性，抗菌机理，基因工程研究，应用前景及存在问题进行综述。     

哺乳动物抗菌肽研究进展

抗菌肽是生物长期进化过程中保留的先天免疫系统或原生宿主防卫机制中重要的活性分子。其在生物界广泛分布,目前已从细菌、昆虫、植物以及动物中分离到多种抗菌肽。抗菌肽的抗菌谱广泛,可以抗细菌、真菌、被膜病毒等多种微生物,还对支原体、衣原体、螺旋体及一些恶性肿瘤和艾滋病毒具有杀伤作用;但不破坏动物及人体正常的体细胞,是吞噬细胞、嗜中性白细胞和巨噬细胞中防御系统的重要活性物质。由于抗菌肽的选择性效应和分子量小、无抗原性等特点,在面临抗药性和筛选新的抗生素较为困难的今天,有望成为新一代的抗菌、抗癌药物。     

分析哺乳动物抗菌肽及其在畜牧生产上的应用

目前,所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病株系,致病菌的抗药性问题在日益的威胁着人们的身体健康。寻找一种全新类型的抗生素来解决抗药性问题已经迫在眉睫。抗菌肽因具有抗菌活性高、抗菌谱广、种类多、靶菌株不易产生抗性突变等特点,使其在医药和工农业上有着广阔的应用前景。本文就对哺乳动物的抗菌肽以及畜牧生产上的应用前景进行了分析研究。     

抗菌肽NK-lysin生物信息学分析及其抑菌作用研究

为分析猪源抗菌肽NK-lysin的理化性质和蛋白结构,并研究猪源抗菌肽在小鼠体内的抑菌效果,以猪小肠组织cDNA为模板进行PCR扩增和测序,通过生物信息学相关软件和工具对其测序结果进行分析。试验选用60只小鼠,随机分为4组(预防组、细菌模型组、治疗组和对照组),设置不同的大肠杆菌和猪源抗菌肽给药方案。结果表明,猪源抗菌肽NK-lysin为稳定的,半衰期在大肠杆菌中(体内)长,与白细胞介素-2(Interleukin-2,IL-2)和颗粒性蛋白B(Granzyme B,GZMB)具有相互作用;预防组和治疗组小鼠存活率分别为80.00%和86.67%。综上所述,猪源抗菌肽在小鼠体内安全且具有一定的抑菌作用。     

抗菌肽NK-lysin生物信息学分析及其抑菌作用研究

为分析猪源抗菌肽NK-lysin的理化性质和蛋白结构,并研究猪源抗菌肽在小鼠体内的抑菌效果,以猪小肠组织cDNA为模板进行PCR扩增和测序,通过生物信息学相关软件和工具对其测序结果进行分析。试验选用60只小鼠,随机分为4组(预防组、细菌模型组、治疗组和对照组),设置不同的大肠杆菌和猪源抗菌肽给药方案。结果表明,猪源抗菌肽NK-lysin为稳定的,半衰期在大肠杆菌中(体内)长,与白细胞介素-2(Interleukin-2,IL-2)和颗粒性蛋白B(Granzyme B,GZMB)具有相互作用;预防组和治疗组小鼠存活率分别为80.00%和86.67%。综上所述,猪源抗菌肽在小鼠体内安全且具有一定的抑菌作用。     

棉花黄萎病抗菌肽25a2的生物信息学分析

25a2是从解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）中分离出来的一个棉花黄萎病抗菌肽。利用生物信息学工具分析了抗菌肽25a2的氨基酸序列,预测其信号肽、跨膜区、理化特征、结构域、二级结构、三级结构等性质。结果显示,该蛋白属于分泌蛋白,其序列包含位于N端的一个信号肽和位于C端的一个跨膜区。25a2的二级结构以自由卷曲为主,属于混合型蛋白,三级结构为一个致密的球状。以上特征表明该抗菌肽最可能的作用机制是＂地毯＂模式。     

黑水虻抗菌肽DFS1的克隆与生物信息学分析

黑水虻是一种优良资源昆虫,其幼虫体内具有强大的免疫系统和种类丰富的抗菌肽。以沙门氏菌液针刺诱导黑水虻3龄幼虫为原料,通过RT-PCR扩增并克隆了防御素类抗菌肽DFS1的编码基因,测序后发现其编码一个86个氨基酸残基的多肽,与所有已知的抗菌肽序列均有差异,是一个新抗菌肽。通过生物信息学分析发现,其氨基酸残基中存在典型的Knottins结构域,是防御素类抗菌肽;通过系统进化树分析和同源性比对发现它与多种果蝇物种的防御素具有很好的序列相似性和进化保守性。     

哺乳动物乙酰胆碱酯酶的结构预测与选择压力检测

乙酰胆碱酯酶(AChE)是一种丝氨酸水解酶,是哺乳动物神经传导中的关键性酶。为研究不同哺乳动物AChE基因在进化过程中是否发生了适应性进化,基于位点模型与分支位点模型对哺乳动物11条AChE蛋白序列所受到的选择压力进行了检测,并模建了绒猴的蛋白结构。结果表明:11个哺乳动物AChE蛋白中,几乎所有的分支和位点均处于强烈的负选择压力下;在所有分枝中,位点模型鉴定了1个共同的正选择位点Ala389;此外,分支位点模型鉴定了绒猴分支中的Tyr285和Glu392处于正选择压力,发生了适应性进化。最后,将3个正选择位点定位在绒猴AChE蛋白的立体结构中,为直观观察与分析蛋白适应性进化位点提供了便捷,为进一步功能分析AChE活性位点提供了线索。     

昆虫抗菌肽研究与应用

昆虫抗菌肽(AMPs)是昆虫在受到刺激或感染之后,在其血淋巴中会产生的一种抗菌类物质,具有分子量小、稳定性好、广谱抗菌、无毒副作用等特点。随着抗菌肽家族的不断扩大,其各方面的研究也日益深入,昆虫抗菌肽作为一种新型短肽以其独特的特性已成为食品、农业、医药等领域的研究热点。简要综述了昆虫抗菌肽的生物特性、作用机理及应用现状。     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

抗菌肽在农业和食品工业上的应用

抗菌肽是免疫学的研究热点,具有防效好、抗菌谱广、无污染等特点,是传统化学杀虫剂和抗生素的有力新型替代物,也可改善杀虫剂和抗生素长时间滥用导致的害虫和病原体抗性。人们也已经掌握了许多基因编码的动植物抗菌肽,并以此成功设计了新型杀虫剂和药物,许多都已生产和应用。虽然抗菌肽也有正常机体认可及应用技术等问题亟待解决,但是其在农业和食品工业中的成功应用,预示着抗菌肽的前景会很广阔。     

抗菌肽基因异源表达系统研究进展

抗菌肽是机体天然免疫系统的重要组成部分,因具有抗菌谱广、活性稳定、不易产生耐药性等优点而在食品、饲料、农业、医药领域具有重要的应用价值。由于化学合成的成本较高,利用基因工程技术构建高效的生物表达系统成为一个新的途径。综述了抗菌肽在细菌、酵母、植物、动物等表达系统中异源表达的研究进展,为抗菌肽的研究应用提供理论依据。     

抗菌肽基因异源表达系统研究进展

抗菌肽是机体天然免疫系统的重要组成部分,因具有抗菌谱广、活性稳定、不易产生耐药性等优点而在食品、饲料、农业、医药领域具有重要的应用价值.由于化学合成的成本较高,利用基因工程技术构建高效的生物表达系统成为一个新的途径.综述了抗菌肽在细菌、酵母、植物、动物等表达系统中异源表达的研究进展,为抗菌肽的研究应用提供理论依据.     

thanatin 串联抗菌肽原核表达研究

抗菌肽thanatin是一类广谱性的阳离子抗菌活性肽,对病原性真菌有很好的杀灭效果。为了提高thanatin抗菌肽表达丰度,将3个thanatin单体拷贝基因进行串联,与MBP蛋白进行融合表达,表达的产物经过酶切纯化后,通过Western blot和质谱鉴定,结果表明3×thanatin在大肠埃希菌中成功表达,对核盘菌的抑菌活性测定结果表明,原核表达的3×thanatin最低抑菌浓度为6.6 μmol·L^-1, 而化学合成的thanatin抗菌肽对核盘菌的抑菌浓度约为64 μmol·L^-1,3×thanatin抗菌肽对核盘菌的抑菌活性提升了约1个数量级。     

抗菌肽理化性质的研究进展

抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)是生物先天免疫系统的重要组成部分,由核糖体或非核糖体肽合成酶合成,可协助宿主有效应对细菌、真菌、原生生物和病毒等病原生物的胁迫。AMPs具有相对分子质量小、两亲性结构和携带正电荷等理化性质。综述抗菌肽构象、电荷及阳离子度、疏水性与疏水力矩、两亲性及其他属性等方面的研究进展。     

8种植物CHI基因的生物信息学分析

根据GenBank上已登录的拟南芥、苹果杂交种、草莓、桃、沙梨的栽培种美人酥、葡萄、柑橘和玉米的查尔酮异构酶基因蛋白质氨基酸残基序列,应用生物软件对其组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性与亲水性、蛋白质二级和三级结构以及功能域进行预测和分析。结果表明：8种植物的CHI不具有导肽,不存在信号肽,不具有跨膜结构,推测CHI可能定位于细胞质基质中发挥功能,多肽链总体表现为亲水性;有α-螺旋、β-转折、无规则卷曲和延伸链4种二级结构,除了无规则卷曲是桃的最主要二级元件外;其余7种植物均是α-螺旋为最主要的结构元件;8种植物可能均有1个查尔酮异构酶活性部位。     

抗菌肽不同处理方式对虹鳟免疫指标的影响

为明确中国鲎基因工程抗菌肽不同处理方式对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)存活率的影响,分别在虹鳟仔鱼和成鱼两个阶段采用浸泡和混合饲料两种方式应用抗菌肽。采集仔鱼全鱼组织,成鱼血清及头肾组织,通过对SOD、ALP、CAT、IL-1β、IFN-γ、TNF-α等免疫相关酶水平及细胞因子表达量变化情况的检测,验证抗菌肽不同处理方式对虹鳟免疫指标的影响。结果发现:应用84 U/mL抗菌肽浸泡虹鳟仔鱼10次,浸泡后第4天,试验组免疫相关酶水平明显高于对照组,其中IL-1β、IFN-γ差异极显著(P<0.01),其他差异显著(P<0.05)。浸泡后第15天,试验组免疫相关酶水平仍高于对照组健康鱼,其中IL-1β、IFN-γ差异极显著(P<0.01),其他差异显著(P<0.05),但对照组发病鱼免疫相关酶水平与试验组相比显著下降,SOD、ALP、IL-1β、IFN-γ均差异极显著(P<0.01),其他差异显著(P<0.05)。试验结束统计仔鱼存活率,试验组存活率高达95.1%,对照组存活率仅为29.9%。成鱼期采用混合饲料和浸泡两种方式应用抗菌肽。结果显示,混合饲料的最适添加量为50 mg/kg饲料,浸泡最佳浓度为84 U/mL,最佳浸泡时间为3 min。研究表明,对不同处理方式进行对比,在仔鱼期进行浸泡对虹鳟免疫指标的影响最为显著。其可能与抗菌肽种类、作用方式及养殖虹鳟疾病暴发特点有关。本研究可以为虹鳟养殖过程中抗菌肽的应用方式提供依据。