抗菌肽药物工程化技术研究进展

尽管抗生素在畜牧业疾病防治中的主导地位在短期内不会动摇,但病原菌耐药性形成与快速发展让抗菌肽成为近年新药研发热点之一。作为一种在生物体内广泛存在的天然免疫物质,抗菌肽具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等功能,由于药效短、对蛋白酶敏感、细胞毒性高等缺陷而限制其应用。本文综述了抗菌肽基因工程技术、聚乙二醇(PEG)化、靶向性改造和固定化等工程技术在抗菌肽新药开发中的应用研究进展,以促进抗菌肽产业化。     

巨噬细胞特异性启动子/抗菌肽PR39基因腺病毒载体的构建及其表达

旨在构建由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体,检测目的基因在小鼠巨噬细胞RAW264.7中的表达。PCR扩增巨噬细胞启动子/抗菌肽PR39成熟肽基因序列,插入腺病毒穿梭载体pAdTrack中,重组穿梭质粒(pAdTrack-SP/PR39)与腺病毒骨架(pAdEasy-1)共转化大肠杆菌BJ5183,通过细菌内同源重组产生重组腺病毒载体(pAd-SP/PR39)。pAd-SP/PR39经PacI线性化后转染293细胞,包装出重组腺病毒(Ad-SP/PR39)。Ad-SP/PR39感染小鼠巨噬细胞RAW264.7,经RT-PCR和免疫细胞化学检测PR39的靶向表达特异性。成功构建了由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体。包装出的重组腺病毒仍然能感染小鼠巨噬细胞且高效表达抗菌肽PR39。构建的重组腺病毒能够在巨噬细胞中表达抗菌肽PR39基因,为靶向表达抗菌肽在胞内菌感染治疗中的应用奠定了基础。     

抗菌肽LL-37及其衍生物对肝癌细胞HepG-2增殖和凋亡的影响效果比较

目的:比较抗菌肽LL-37及其衍生物对肝癌细胞HepG-2增殖和凋亡的影响。方法:以肝癌细胞HepG-2为靶细胞,采用不同浓度抗菌肽LL-37及其衍生物处理后,通过四甲基偶氮噻唑蓝(MTT)比色法检测细胞的增殖情况,流式细胞术Annexin V/PI双染色测定细胞的凋亡情况。结果:随着抗菌肽LL-37及其衍生物作用浓度的增加和作用时间的延长,其对肝癌细胞增殖的抑制作用逐渐增强,二者的浓度都达到300μg/m L时作用72 h,对肝癌细胞增殖的抑制作用最大(P0.01),且抗菌肽LL-37衍生物对肝癌细胞增殖的抑制率高于抗菌肽LL-37。流式检测结果显示:抗菌肽LL-37衍生物诱导的细胞凋亡率高于抗菌肽LL-37。结论:抗菌肽LL-37衍生物在抗肝癌细胞增殖和促进其凋亡方面的作用优于抗菌肽LL-37。     

昆虫抗菌肽的生理活性及其转基因应用前景

昆虫抗菌肽是昆虫免疫后存在于血淋巴中的一类活性肽。根据分子的结构可分为 5类 :天蚕素类、昆虫防御素、富含脯氨酸或精氨酸的抗菌肽、富含甘氨酸的抗菌肽、抗真菌肽。且具有广谱的抗菌、抗病毒、抑制肿瘤的生物活性。概述了昆虫抗菌肽的基因的克隆与表达及转基因研究方面的进展 ,并展望了抗菌肽在基因工程中的应用前景     

家蝇幼虫抗菌肽的超声诱导及分离纯化和活性研究

目的:分离纯化家蝇(Musca domestica)幼虫免疫血淋巴中的抗菌肽,研究抗菌肽的性质和抑菌特性.为进一步研究家蝇幼虫抗菌肽的产生及应用提供实验基础.方法:通过超声处理诱导家蝇幼虫产生免疫血淋巴,经沸水浴热变性,结合高速离心,两步CM-Sepharose离子交换层析,冷冻干燥浓缩等步骤,分离得到一种具抗菌活性的蛋白质.用Tricine-SDS-PAGE鉴定抗菌肽的纯度和性质,抑菌试验分析抗菌肽的抑菌特性.结果:300W,50Hz超声处理60s能够诱导家蝇幼虫产生抗菌肽,经分离纯化后Tricine-SDS-PAGE凝胶电泳结果显示为一条带,相对分子量大约为5.8kD.纯化蛋白对阴沟肠杆菌,绿脓杆菌等G-杆菌的抑菌活性较强,而对金黄色葡萄球菌效果不显著.结论:诱导和纯化了一种家蝇幼虫抗菌肽,为此类活性物质的分离纯化提供了有效的方式.     

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。     

蛋白组学研究抗菌肽对BEL-7402细胞的作用

目的:采用蛋白组学研究家蝇抗菌肽cecropin对人肝癌BEL-7402细胞蛋白的影响,从蛋白质水平探讨抗菌肽抗肿瘤机制.方法:在测定肿瘤细胞生长指数的基础上,通过双向凝胶电泳分离差异蛋白,银染后进行图像分析,对表达差异2倍以上蛋白质点进行胶内酶解和MALDI-TOF-MS检测,获得肽质量指纹谱,应用Mascot搜索引擎在NCBI nr数据库中进行检索鉴定.结果:家蝇抗菌肽cecropin能够抑制BEL-7402细胞的生长,与对照组比较,抗菌肽处理组双向凝胶电泳共答定出12个差异表达蛋白点(上调蛋白6个,下调蛋白6个),大部分与细胞凋亡、细胞代谢、基因转录以及细胞骨架等相关.结论:这为深入研究抗菌肽抗肿瘤机制打下了基础.     

抗菌肽CMIV末端结构对其活性的影响

抗菌肽作为一种新型多肽药物越来越受到人们的重视.但是到目前为止对于抗菌肽的作用机理仍然不太明确.将抗菌肽CMIV基因及其变体基因X克隆入GST融合表达系统.分别用不同的切割试剂切割后得到N-端具有多余氨基酸的抗菌肽CMIV以及C-端未酰胺化的抗菌肽CMIV,这些多肽均丧失了抗菌活性,而N-端无多余氨基酸,以及C-端加进1个天冬酰胺的多肽具有抗菌活性.实验结果提示:抗菌肽原有的末端结构对其生物活性至关重要.     

蛙科两栖动物皮肤抗菌肽的分子多样性及功能

摘要: 蛙科(Ranidae)是全球分布最广泛的两栖动物, 种类超过650种。为开拓和适应广阔的栖息地及多样的生态环境, 其皮肤腺体中进化产生了结构复杂、种类繁多的抗菌肽。它们除具有广谱抗菌活性外, 还有抗肿瘤、抗病毒等生物学活性。蛙科动物皮肤抗菌肽起源于共同祖先, 在漫长的进化过程中, 基因发生了多重复制和突变, 形成了天然抗菌肽的巨大资源库。这些肽在模拟膜的溶剂中几乎都是疏水的, 并带正电荷, 以一种两亲性的α-螺旋的构象存在。根据氨基酸组成及结构的相似性, 可以将蛙科动物抗菌肽分成brevinin-1、esculentin-1、esculentin-2、temporin、ranalexin、ranatuerin-1、ranatuerin-2、plaustrin、brevinin-2、tigerinin、japonicin、nigrocin和melittin相关肽等若干个家族。文章结合作者的研究工作, 综述了目前已经鉴定的蛙科动物皮肤抗菌肽的分子多样性特点、家族性质和生物学活性的研究进展, 并阐述了东北林蛙新家族抗菌肽的特点。 关键词: 蛙科; 抗菌肽家族; 分子多样性; 生物学活性     

新疆家蚕抗菌肽基因突变及其抗菌活性的研究

为了改变抗菌肽的结构参数,探讨其结构与活性的关系,采用PCR扩增和人工合成基因的方法,对新疆家蚕抗菌肽基因进行改造及原核表达蛋白的抑菌活性研究.结果表明,α-螺旋、两亲性、疏水性、净正电荷数和关键氨基酸的替换等参数是相互依赖、相互影响,协同发挥作用,任何一个参数的改变都会影响抗菌肽整体的活性.α-螺旋是抗菌肽功能有效性的结构基础,但其所处的位置可能并不影响抗菌活性:两亲性结构是抗菌肽与生物膜相互作用的重要结构;疏水性程度必须保持在一定的范围内;在一定范围内增加多肽的阳离子能够增加抗菌活性,但正电荷数和抗菌活性之间无绝对正相关性;色氨酸的存在及抗菌肽的C-末端酰胺化能增强抗菌活性.     

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。     

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。     

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。     

生物信息学用于抗菌肽预测和分子设计的研究进展

抗菌肽(AMP)以其特异性抗菌、抗病毒、抗肿瘤功能及快速、广谱、高效等特点,迅速成为具有重要研究价值的新型生物活性肽。寻找合适方法最大限度提高其活性,降低毒性和成本,是新型抗菌肽药物研发过程中面临的首要问题。应用生物信息学工具对新型抗菌肽进行预测或对天然抗菌肽进行分子设计成为解决这一问题的关键。对生物信息学在抗菌肽预测和优化设计中的最新进展进行综述,以期扩大抗菌肽的来源,提高现有抗菌肽的生物活性。     

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。     

昆虫抗菌肽分类及在医学中应用

昆虫是地球上种类最为繁多的生物,其抗菌肽的种类和应用范围也远多于其他生物产生的抗菌肽。随着越来越多昆虫抗菌肽的发现及对其深入的研究,昆虫抗菌肽的结构和作用机制也被逐一阐明,并广泛应用于畜牧、食品工业及医药等领域。然而,由于某些限制因素,昆虫抗菌肽还未应用于临床。为了加快昆虫抗菌肽在临床中的应用,本文将从昆虫抗菌肽的结构分类、潜在的医学应用以及昆虫抗菌肽的生产研究现状等方面作一综述,以期为昆虫抗菌肽在抗细菌、抗病毒、抗肿瘤及抗寄生虫药物等方面的医用研发提供文献支持。     

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。     

重组抗菌肽生物作用和机制的研究进展

抗菌肽是一类具有生物活性的小分子多肽,具有多种杀菌和抗肿瘤的活性,本文将从抗菌肽的结构、理化性质、生物活性、作用机制等方面简要概述抗菌肽的研究现状,为抗菌肽的后续开发提供一些参考。     

细菌对抗菌肽的耐受机制

抗菌肽广谱、高特异、高生物活性等特点决定其具极大的临床应用潜力,然而抗菌肽的耐受是其药物开发必须重视和亟待克服的问题。从生物学的观点看,部分细菌可以产生抗菌肽,其必定存在逃避自身抗菌肽作用的机制;从进化的观点看,宿主和病原体之间是相互抑制、相互逃避、相互适应的关系,细菌在漫长的进化中会形成应对抗菌肽的特殊机制。抗菌肽对细菌存在多种作用机制,其核心是依赖于与细胞膜相互作用或进入细胞,进而改变膜完整性或干扰胞内生理生化反应导致细菌死亡;而细菌通过减弱抗菌肽结合、降低抗菌肽有效浓度等方式产生对抗菌肽的耐受。这些耐受机制也为抗菌肽类药物开发提供重要的启示。     

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。