抗菌肽结构与功能关系及分子改造研究进展

抗菌肽是生物体产生的一种具有抗菌活性的多肽小分子,具有广谱、特异性的抗菌、抗病毒、抗肿瘤等作用。研究表明抗菌肽的正电荷含量、疏水性和肽链结构对抗菌肽的活性至关重要的。围绕以上三个方面对抗菌肽进行分子设计和改造,以期更加有效地提高抗菌肽的抗菌活性,获得到更加高效、低毒的抗菌肽产品。该文主要通过抗菌肽结构与功能的关系,介绍抗菌肽分子设计的研究进展。     

家蝇幼虫抗菌肽的抗菌谱及其与抗生素的协同作用研究

研究3种家蝇幼虫抗菌肽的抗菌谱以及每种抗菌肽的最小抑菌浓度(MIC),初步探讨3种抗菌肽分别与青霉素、链霉素相结合后对抗菌活性的影响,并采用分级抑制浓度指数(Fractionalinhibitoryconcentrationindex,FIC)来定量检测抗菌肽与抗生素之间的抗菌作用关系。结果表明3种抗菌肽的抗菌谱不同,不同的抗菌肽对不同病原菌的抗菌活性不同。3种抗菌肽与链霉素、青霉素之间的抗菌协同关系因细菌种类不同。抗菌肽与抗生素之间并不是都存在协同关系,有些不相关,甚至表现为对抗关系,表明抗菌肽、抗生素与细菌三者的相互作用关系非常复杂。     

家蝇抗菌肽的抑菌动力学研究及其机理初探

利用鼠伤寒沙门氏菌针刺诱导家蝇幼虫表达抗菌肽,对抗菌肽的抑菌动力学进行研究,并通过抗菌肽样品对不同细菌动力学特性的研究出发对抗菌肽抑菌作用机制进行探讨。研究发现抗菌肽样品的活性与作用时间有关,24h内出现一到两个活性峰,同一抗菌肽样品对不同细菌的抑菌动力学有差异,抗菌肽的抑菌动力学机制应该与它的的抑菌作用机制有关。通过电镜观测、细胞磷代谢、紫外吸收物测定以及抗菌肽与细菌DNA相互作用结果可知,微生物诱导家蝇表达的抗菌肽样品不仅能够造成细菌细胞的快速坍塌破裂而且能够破坏细胞核心,与DNA结合作用。抗菌肽抑菌动力学的解释：微生物诱导产物中含有两类抗菌肽,一类抗菌肽能造成细胞膜的快速坍塌破裂形成第一个活性峰;另一类抗菌肽可进入细胞,破坏细胞核心,造成紫外吸收物大量外泄形成第二个活性峰。     

昆虫抗菌肽基因工程及其分子设计研究进展(英文)

昆虫抗菌肽是昆虫免疫后存在于血淋巴中的一类活性肽,具有广谱抗菌的生物活性,因而昆虫抗菌肽基因工程迅速成为生命科学领域的研究热点之一.介绍了昆虫抗菌肽的基因结构和表达,综述了昆虫抗菌肽的人工合成与改造以及转基因工程的研究成果,概述了昆虫抗菌肽的分子设计方法和现状,并展望了昆虫抗菌肽的应用前景.     

基因工程菌生产抗菌肽的研究进展

目前,利用基因工程菌生产抗菌肽,提供有效和稳定的方法是抗菌肽生产的热点之一。了解抗菌肽工程菌表达系统、生产量尤为重要,为此本文阐述了抗菌肽的生产方式,介绍了基因工程菌表达系统的种类、组成及特点,分析了基因工程菌生产抗菌肽的主要困难因素,并对近些年利用基因工程菌生产抗菌肽的进展进行了综述。     

抗菌肽在大肠杆菌中的融合表达

抗菌肽作为新一代抗生素的潜在应用价值使其备受关注,大量高纯度的抗菌肽是开展基础及临床实验的关键。天然来源的抗菌肽资源有限、纯化困难,化学合成抗菌肽成本高、活性不稳定,因此通过基因重组表达得到大量抗菌肽是低成本、高效益的方法。目前采用大肠杆菌表达系统获得抗菌肽已成为研究者的首选,通常以形成融合蛋白的方式表达,这不仅可避免抗菌肽对宿主的杀伤作用,也保护了抗菌肽免受蛋白酶降解。文章结合课题组的研究工作,综述了近年来抗菌肽在大肠杆菌中表达的融合载体、融合蛋白的裂解方法及表达条件优化的研究进展。     

抗菌肽结构改造与人工智能研发策略

抗菌肽是一类广泛存在于生物体内的小分子肽,参与构成生物体先天免疫,可以有效抵抗病原微生物的入侵。抗菌肽具有广谱抗菌活性,且不易产生耐药性等特点,在治疗感染性疾病方面具有独特的优势,有望成为理想的抗感染药物。然而,由于部分抗菌肽尚存在稳定性差、毒性高等问题,限制了抗菌肽的广泛应用。由于人工智能算法能有效合成具有高稳定性、低毒性的抗菌肽,在探索天然抗菌肽中展现了巨大的潜力,因此本文简述了抗菌肽的抗菌机制、结构改造以及利用机器学习和深度学习等人工智能算法进行新型抗菌肽研发的优化策略,以期为抗菌肽结构优化及研发提供新思路。     

天然抗菌肽的结构改造研究进展

抗菌肽是一类小分子多肽类物质,由10~50个氨基酸组成,具有广谱的抗菌特性,由于其机制与一般抗生素不同,故不易使病原菌产生耐药性,因此抗菌肽有望被开发成为新一代肽类抗生素。但抗菌肽的稳定性差、溶血毒副作用强、治疗指数低等缺点限制了其进一步发展,所以,近年来对抗菌肽的结构改造已成为研究热点。该文主要从抗菌肽的二级结构、结构改造及抗菌肽机制研究三方面进行了综述,并对抗菌肽在结构改造中存在的问题加以分析,为更好地把握和设计新型抗菌肽奠定基础。     

铰链结构对抗菌肽生物活性的影响及在分子设计中的应用研究进展

铰链结构,又称铰链区或转角,是部分抗菌肽序列中存在的一种特殊结构。但目前抗菌肽结构的研究多集中于标准的α-螺旋和β-折叠二级结构,对于铰链结构及其作用总结较少。铰链结构对抗菌肽生物活性有重要影响,主要原因是铰链结构能够提高抗菌肽的结构灵活性,促进其对细菌细胞膜的破坏作用或与胞内作用靶点的结合效率,进而提高抗菌肽的抗菌活性。同时,降低的抗菌肽结构刚性,消减了抗菌肽对真核细胞的毒性。文中结合了笔者课题组相关工作,就铰链结构特点、对抗菌肽生物活性的影响以及在抗菌肽分子设计方面的应用进行了综述,以期为新型抗菌肽的设计和开发提供参考。     

抗菌肽数据库简介

随着抗菌肽研究的不断发展,科研工作者建立了抗菌肽数据库。这些数据库使得抗菌肽的研究更加方便。就几个重要抗菌肽数据库的内容和使用方法作一简介     

牛乳酪蛋白源抗菌肽的研究进展

抗菌肽是具有抗菌活性的肽类物质的总称。除了广泛存在于生物体内的内源性抗菌肽外,已从酪蛋白的酶解产物中获得了多种外源性抗菌肽。抗菌肽的抗菌机理独特,有望成为新一代抗菌剂。简要综述了牛乳酪蛋白源抗菌肽的种类、抗菌机理及其研究展望。     

昆虫抗菌肽对病原微生物作用的研究进展

在诱导和非诱导情况下,昆虫能产生各种类型的具有体液免疫功能的小分子物质-抗菌肽,参与机体对入侵病原微生物的免疫应答反应,构成了机体独特的免疫系统和免疫机制。这类抗菌肽或抗菌蛋白也存在于其它动物。研究表明,抗菌肽对细菌、真菌、病毒和原虫都具有作用,甚至对癌细胞也具有杀伤作用。随着抗菌肽家族的不断扩大,其结构研究的深入,相继提出了一些崭新的杀菌方式和作用机制。本文从目前国内外这方面的研究入手,分析各抗菌肽的作用特点、杀菌作用模式,展望了基因工程及临床应用的前景。     

抗菌肽对细菌杀伤作用的分子机制

抗菌肽是一类新型的抗菌物质,从最低等的生物病毒、细菌到高等的动植物都有广泛分布. 以往的研究主要集中于抗菌肽对细菌细胞膜的作用机制,已经构建了三种作用模式. 但近几年的研究表明,很多抗菌肽都能有效地穿过细菌的细胞膜,直接与胞内分子相互作用,并不引起膜的破裂. 抗菌肽根据其结构特点有着多种杀菌穿膜的机制,其后分别与胞内的靶分子如核酸,蛋白质,信号转导通路等互相作用,最终实现对细菌的杀伤作用.     

抗菌肽研究进展

抗菌肽是广泛存在于自然界生物中的一种具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤活性的多态,由于抗菌肽具有普通抗生素所不具有的一系列优点,抗菌肽的研究已经成了现代学术和应用研究的一个热点。作者综述了抗菌肽的抗菌机制和应用研究等方面的内容。     

水生动物抗菌肽及其基因工程研究

抗菌肽是一类具有杀菌作用的免疫活性物质,是动物非特异性免疫系统的重要组成部分。水生动物抗菌肽的种类丰富,生化组成和分子结构多样,具有重要的研究价值和应用前景。本文介绍了2大类主要的水生动物(甲壳类和鱼类)的抗菌肽的种类和结构特点、基因克隆和体外表达、分子文库建立以及转抗菌肽基因动物的研究进展,并展望了其作为新型绿色、安全、环保的饲料添加剂的应用前景。     

家蝇蛆抗菌肽提取工艺研究

蝇蛆抗菌肽多有广谱抗菌、抗癌等功能,是很好的天然抗菌药物来源,但由于得率较低,目 前对其产品开发的研究较少。以家蝇Musca domestica干蝇蛆为原料,利用加热-层析法和海藻酸吸附法2种工艺提取蝇蛆抗菌肽。结果表明：加热-层析法快速、简便,抗菌肽提取得率达0.26％,是海藻酸吸附法提取抗菌肽得率的5.2倍。提取的家蝇抗菌肽主要是分子量6.2～17.2 kD、等电点5.59～5.91的弱酸性小分子多肽,其热稳定性高,能杀灭枯草杆菌Bacillus subtilis等多种革兰氏阳性菌。加热-层析法能有效去除外源性蛋白酶,保证肽类产品的稳定性,同时还能提取出非蛋白类的抗菌成分,提示其对开发具有高附加值的抗菌产品将会有良好的应用前景。     

家蝇幼虫分泌物抗菌肽的生化特性初步研究

研究了不同温度、蛋白酶及反复冻溶对家蝇 Musca domestica 幼虫活体浸泡法获得的分泌物抗菌肽抗菌活性的影响;并检测其凝血效应;试管稀释法测定其最低抑菌浓度（MIC）、最低杀菌浓度（MBC）;SDS-PAGE分析其分子量范围。结果表明,该抗菌肽具有较强的热稳定性、酶稳定性及较强抗菌活性的特性,无凝血作用。对大肠埃希菌的最低抑菌浓度为37 μg/mL、最低杀菌浓度为75 μg/mL;分子量约10 kD。     

Novel antibacterial peptides induced by probiotics in Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) larvae

There is a need to discover new therapeutic substances due to the emergence of deadly infectious diseases and various antibiotic resistance. We focused on the larvae that are utilized as a medical insect for the treatment of skin damage in Europe and America. This study was to investigate the pharmacological activities of novel antibacterial peptides isolated from Hermetia illucens larvae against the Klebsiella pneumoniae and Shigella dysenteriae. The larvae were immunized by probiotics (Lactobacillus casei) for 24 h. The hemolymph from the immunized larvae was fractionated through reverse‐phase chromatography. Peptides were purified using HPLC and the coomassie blue staining, and identified using Nano‐LC‐ESI‐MS/MS system. Antibacterial activities of the peptides were evaluated by turbidometric assay, liquid broth dilution assay, resazurin assay, and agar disk diffusion method. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of the peptides were measured as 150 μg/mL through the turbidometric, liquid broth dilution, and resazurin assays. The peptides effectively inhibited their growth/proliferation as well as the survival rate of the tested bacteria. Furthermore, the immunized larvae exhibited overexpression of the peptides compared to non‐immunized larvae. These results demonstrate that the peptides induced by H. illucens exert strong antibacterial activity against Gram‐negative bacteria. The results suggest that the activation of the humoral immunity induced by immunization functioned to enhance the production of antibacterial peptides from the insect and their antibacterial properties. This study indicates the potential of the peptides produced from larvae as antibacterial peptide substance for the development of novel antibacterial drugs.     

Prediction of antibiotic activity and synthesis of new pentadecapeptides based on lactoferricins.

The antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus has been studied for a number of modified pentadecapeptides based on lactoferricins of different origin. The peptides were classified by multivariate methods and quantitative structure-activity relationships (QSAR) were developed using theoretically derived variables for the amino acids. For the modified peptides based on bovine lactoferricin (LFB) a model was calculated and used for prediction of new peptides that were then tested for antibacterial activity in order to improve peptide activity and to check the validity of the model. Models were also calculated including lactoferricins of different origin. Theories of the mechanism of action of the peptides are briefly discussed.     

基因芯片技术筛选家蝇抗菌肽相关基因

用生物学软件对GenBank中部分昆虫抗菌肽基因编码区保守域设计探针, 用直接点样法将探针点印在特制玻片上构建寡核苷酸(Oligonucleotide, oligo)探针微阵列; 提取诱导后24 h的家蝇三龄幼虫脂肪体总RNA, 逆转录成cDNA并标记上荧光标记物Cy3, 与构建的oligo探针微阵列杂交, 经洗片、扫描处理后进行数据分析。结果在两次重复实验中均检测到有效杂交信号的基因点有15个(不包括阳性对照基因), 为进一步发现其新基因提供了依据。