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.     

可剪切多拷贝抗菌肽融合表达载体的构建

抗菌肽是生物体防御系统产生的一类对外源病菌具有高效杀灭活性的小分子多肽, 在植物抗病基因工程中具有重要的应用价值。Thanatin是刺肩蝽(Podisus maculiventris)成虫经诱导产生的一种抗菌肽, 由21个氨基酸残基组成, 该抗菌肽对革兰阳性、革兰阴性菌以及真菌都有很强的抗菌活性。为研究该抗菌肽转入油菜对菌核病抗性提高的效果, 采用同尾酶反复酶切连接的方法构建了分别含1~5拷贝的Thanatin串联融合表达载体, 并导入农杆菌用于油菜的遗传转化。研究采用引物重叠法扩增并克隆了抗菌肽基因, 并采用了一种在植物体内可被特异性切割的短肽作为连接肽, 使多拷贝融合表达的抗菌肽在植物体内可自动剪切为有功能活性的单个抗菌肽单元, 以增加抗菌肽表达丰度和抗菌肽的稳定性。研究还采用了大豆几丁质酶的信号肽作为引导肽引导多拷贝融合表达的抗菌肽分泌到细胞间隙, 以增强抗菌肽作用效果。     

家蚕抗菌肽-死亡素杂合肽基因在大肠杆菌中的克隆与表达

近年来的研究发现,抗菌蛋白在生物体非专一性防御系统有着重要的作用,已有数十种具有抗菌活性的多肽被分离,这些多肽可大致分为3类,即含分子内二硫桥的抗菌肽;具有双亲a-螺旋结构的抗菌肽;以及富含某种氨基酸残基的抗菌肽[1],一般来说,这些抗菌肽具有分子量小,稳定性好,无细胞毒性,抗菌谱广等特点.多种抗菌肽的一级结构和二级结构已经确定[2],但作用机理仍不明了.一般认为可能存在两种作用模式,即1)通过肽-脂膜相关作用杀菌;2)通过受体介导的识别过程起作用[1].     

中国家蚕抗菌肽ABP-CM4在E.coli中的融合表达及活性分析

参照天然抗菌肽CM4(ABP-CM4)氨基酸序列和大肠杆菌偏爱密码子,采用rPCR法获得CM4基因后重组到表达载体pET32a上,在E.coli中融合表达。表达产物以可溶性存在,经Ni2 -NTA琼脂糖亲和层析获得融合蛋白,再经甲酸切割、亲和层析和阳离子交换层析,得到纯化的重组抗菌肽。琼脂糖扩散法和液相测定法证明了纯化的抗菌肽具有抗菌活性。     

家蝇新型抗菌肽Muscin的基因克隆、表达模式及抑菌活性

【目的】鉴定家蝇 Musca domestica (Linnaeus)中一种新型抗菌肽(Muscin)基因,并分析其功能。【方法】通过数字基因表达谱和生物信息学分析,在家蝇转录组中筛选得到一条抗菌肽基因,命名为 muscin。以实时荧光定量PCR技术研究该基因的组织分布以及用大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus混合细菌刺激后的表达量变化。并对合成肽Muscin进行抑菌活性检测及溶血率测定。【结果】muscin基因cDNA序列全长379 bp,包含完整的开放阅读框153 bp。推导Muscin多肽序列由50个氨基酸残基组成,N端含有由25个氨基酸残基组成的信号肽。成熟肽中富含疏水性氨基酸残基和带正电荷的氨基酸残基,理论等电点为9.39。基因定量结果显示 muscin 基因在血细胞和脂肪体中表达量最高。通过细菌刺激进行免疫诱导后,幼虫体内该基因的表达水平明显上调,并在6 h达到高峰。抑菌和溶血实验显示c-Muscin对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有广谱抑菌活性,且溶血活性较低。【结论】Muscin是一种新型的广谱抗菌肽,可能参与家蝇抗菌免疫反应,且具有一定药物开发潜质。     

蜘蛛抗菌肽研究进展

蜘蛛活性多肽研究主要集中于蜘蛛毒液中作用于离子通道的神经毒素多肽。但近年来,一些蜘蛛抗菌肽不断被分离纯化,其结构和抗菌活性也被广泛深入研究,这将成为蜘蛛活性多肽研究领域的一个新热点。在蜘蛛毒液和血液中,存在不同种类的抗菌肽,其多肽长度、结构、抗菌作用各不相同。而且,有些抗菌肽甚至具有抗肿瘤作用。概述了蜘蛛抗菌肽在结构和功能方面的研究进展。     

苦荞α-螺旋发夹抗菌肽的分子改造抑制植物真菌活性

本研究对来源于苦荞的α-螺旋发夹抗菌肽FtAMP抗真菌机制与结构之间的关系进行了研究。首先人工合成了FtAMP分子中N-端和C-端的α-螺旋(FtAMP-N和FtAMP-C）,探究两个α-螺旋究竟是哪个螺旋在起抗菌作用。然后以FtAMP为模板,α-螺旋区电荷和两亲性特征为变化要素,利用螺旋轮投影和特定氨基酸残基替换的方法,对其进行初步分子改造,并通过对多肽结构和活性比较,探讨FtAMP结构-功能的关系。研究表明,FtAMP-N和FtAMP-C都显示出良好的抗菌活性。根据螺旋轮投影方法分析螺旋的两亲性特征,并以FtAMP氨基酸序列为模板,分别表达4个FtAMP突变体(FtAMP-E12A、FtAMP-E12A/E9K、FtAMP-E12A/E9A和FtAMP-E12A/E9K/T24E）。圆二色光谱分析显示,4个多肽都可正确折叠成α-螺旋结构,在208 nm和222 nm处有典型的双负峰,表明氨基酸的改变及其表达过程中并未改变多肽的二级结构。抗真菌活性分析显示,与FtAMP相比,4种突变体对植物真菌的抑制作用均有一定增强。特别是FtAMP-E12A/E9K突变体,其抗真菌作用增强约1倍,同时诱导溶血活性并不显著,选择特异性提高近2倍。该研究也进一步表明,α-螺旋发夹抗菌肽发挥抗真菌效应主要与其螺旋结构有关,而与其抑制剂的活性位点没有关系,为该类抗菌肽结构和功能的关系提供了一定的参考。     

东北林蛙皮肤中一类新抗菌肽cDNA的克隆及成熟肽的预测

为进一步研究和开发高效广谱天然抗生素的抗菌肽,本文克隆东北林蛙(Rana dybowskii)的抗菌肽基因,并预测其成熟肽的有关性质。根据蛙属抗菌肽信号肽末端序列设计简并引物,以RT-PCR技术扩增皮肤中抗菌肽的cDNA,并进行克隆测序。用生物信息学软件分析cDNA序列特点,预测成熟肽的理化性质。研究发现一种长度为28个氨基酸残基的新抗菌肽dybowsin-1,该肽具有Rana box结构;与已发现的抗菌肽仅有35%的同源性;理论等电点在9.70-10.01之间;均呈阳离子性;从第3或4个氨基酸开始到第16个氨基酸形成α-螺旋结构,极性氨基酸位于螺旋轮的一侧,非极性氨基酸位于螺旋轮的另一侧;具有N-端疏水、C-端亲水的两亲性。一个个体表达5条cDNA序列编码3种不同的dybowsin-1分子,显示出该抗菌肽表达的多样性。序列分析显示,该抗菌肽可能由多基因座位编码。     

家蚕抗菌肽-死亡素杂合肽基因在大肠杆菌中的克隆与表达

近年来的研究发现 ,抗菌蛋白在生物体非专一性防御系统有着重要的作用 ,已有数十种具有抗菌活性的多肽被分离 ,这些多肽可大致分为 3类 ,即含分子内二硫桥的抗菌肽 ;具有双亲α 螺旋结构的抗菌肽 ;以及富含某种氨基酸残基的抗菌肽[1 ] ,一般来说 ,这些抗菌肽具有分子量小 ,稳定性好 ,无细胞毒性 ,抗菌谱广等特点。多种抗菌肽的一级结构和二级结构已经确定[2 ] ,但作用机理仍不明了。一般认为可能存在两种作用模式 ,即 1)通过肽 脂膜相关作用杀菌 ;2 )通过受体介导的识别过程起作用[1 ] 。ＣｅｃｒｏｐｉｎＢ是一种较早从家蚕中分离得到 ,由 …     

中国林蛙和中华蟾蜍皮肤抗菌肽的分离纯化及其抗菌活性

分别以中国林蛙长白山亚种Rana chensinensis changbaishansis和中华蟾蜍Bufo gargarizans的鲜皮为原料,通过酸化乙醇法提取抗菌肽粗提液,再经葡聚糖凝胶层析进一步分离纯化获得抗菌肽纯品,采用滤纸片法进行抑菌活性研究.结果 表明,经Sephadex G-50和Sephadex G-100分离纯化后获得3种多肽,中国林蛙与中华蟾蜍皮肤中的活性多肽对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌都具有一定的抗菌作用,其中多肽Ⅲ具有最佳的抑菌效果.抗菌肽相对含量比较的结果表明,蟾蜍皮肤中抗菌活性肽的含量较高,是理想的抗菌肽提出和纯化的源材料.     

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。     

青环海蛇抗菌肽Hc-CATH的分子设计及药效毒理优化

为获得分子量小、毒性低的抗感染多肽药物先导分子,以来源于青环海蛇的cathelicidin家族抗菌肽Hc-CATH为模板,设计了长度分别为16和15个氨基酸残基的改造体Hc-16和Hc-15,并通过CCK8实验、最小抑菌浓度 (Minimal inhibitory concentration,MIC) 实验、ELISA实验和生物膜干涉技术 (Bio-layer interferometry,BLI),对其进行毒性、抗菌活性、抗炎活性及LPS中和活性筛选。结果显示,两种改造体中,Hc-16对包括临床耐药菌在内的病原体具有广谱抗菌活性,最小抑菌浓度仅为4.69 μg/mL。同时抑制了LPS诱导的炎症因子TNF-α、IL-6的表达,显著降低感染诱发的炎症反应及细胞毒性。此外,构效关系研究表明C-、N-两端的苯丙氨酸在Hc-16抗菌抗炎活性中起着至关重要的作用。综上,Hc-16改造肽相比原模板具有更高的抗菌抗炎活性、更低的毒性以及更小的分子量,因而具有成本低、更好的成药性优势和较好的临床应用价值。     

穴居狼蛛毒中一个抗菌活性多肽的鉴定和纯化

从我国新疆地区产穴居狼蛛的毒液中分离纯化了一种多肽——狼蛛抗菌肽(Lycosin)。穴居狼蛛的粗毒在酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳中可分出11条蛋白带,用0.6％的大肠杆菌琼脂胶覆盖在凝胶上进行鉴定表明,电泳迁移率最快的区带有抗菌活性。经鉴定该多肽分子系由43至45个氨基酸残基组成,N-末端为丙氨酸,分子中的碱性和疏水性氨基酸分别占总氨基酸残基数的1/4和1/3。     

一种新型贻贝抗菌肽的分离纯化及鉴定

厚壳贻贝（Mytilus coruscus）广泛分布于我国东部海域,其体内富含各种抗菌肽分子,是研究软体动物免疫防御机制以及开发抗菌肽来源的新型生物抗生素的重要对象。采用多步反相高效液相色谱对厚壳贻贝血清进行分离纯化,获得一种分子量为6261.55 D的具有抗菌活性的多肽成分;经多肽N端测序和基因克隆,结果表明该抗菌肽由55个氨基酸残基构成,含6个半胱氨酸并形成三对二硫键。结构域分析表明该抗菌肽具有几丁质结合结构域（Chitin-biding domain）,因此将该抗菌肽命名为mytichitin-A。Mytichitin-A对革兰氏阳性菌具有较强的抑制作用,同时对真菌及革兰氏阴性菌也具有抑制作用。荧光定量PCR检测表明,mytichitin-A主要在厚壳贻贝的性腺组织中表达且在细菌诱导后12h其表达量达到峰值。研究为深入了解厚壳贻贝抗菌肽的分子多样性及免疫机制奠定了基础。       

墨吉明对虾(Fenneropenaeus merguiensis)CrustinⅡ型基因的克隆与原核重组表达

Crustin是一类具有广谱抗菌活性的且富含半胱氨酸的小分子抗菌肽,广泛分布于甲壳动物中。为研究CrustinⅡ基因在墨吉明对虾中的免疫功能,本研究采用了RT-PCR技术获得了墨吉明对虾CrustinⅡ基因的ORF序列,共390 bp,编码一个129个氨基酸残基的多肽,且具有典型的Ⅱ型Crustin基因结构:N-末端的信号肽、C-末端的WAP(whey acidic protein)结构域、Gly和Cys富集区;运用实时荧光定量PCR技术检测了CrustinⅡ基因在墨吉明对虾不同组织中的表达模式,数据分析表明,CrustinⅡ在血细胞中高量表达,而在肠道、鳃、肝胰腺、尾部肌肉、胃、眼柄和心脏组织中的表达量非常低,且具有显著性差异;同时本研究运用原核重组表达技术成功诱导出CrustinⅡ蛋白。本研究为进一步探究Crustin在对虾的先天性免疫功能和防御机制提供理论依据。     

死亡素与泛素在大肠杆菌中的高效融合表达

死亡素是由21个氨基酸残基组成的广谱抗菌肽。为了高效表达可溶性的死亡素,本研究利用递归式PCR（recursive PCR, rPCR）扩增了死亡素基因thanatin,并将其和家蝇Musca domestica泛素基因ubiquitin构成嵌合基因,克隆到表达载体pET-32a,再与硫氧还蛋白融合后构建表达载体pET-TRX-UBI-THA。将酶切和测序鉴定正确的质粒转化表达宿主菌BL21,经0.6 mmol/L IPTG诱导,TRX-UBI-THA融合蛋白得到了高效可溶性表达。SDS-PAGE和Western blot检测结果表明融合蛋白的分子量为28.9 kD,与预期的结果一致,表达量占菌体总蛋白的46％。Western blot分析结果显示融合蛋白能与Ni-NTA鏊合物特异性的结合,表明在融合蛋白的N-端带有6×His标签。利用C-端带有6×His标签的泛素C-端水解酶对融合蛋白进行切割,切割产物经Ni²⁺-NTA亲和柱和HPLC纯化（纯化量为5.4 mg/L）,Tricince-SDS-PAGE电泳得到单一的泛素蛋白条带。电喷雾质谱(ESI-MS)分析表明,纯化的泛素分子量为2.57 kD,与通过氨基酸预测的分子量完全一致。利用琼脂孔穴扩散法对泛素活性进行检测,结果显示纯化的泛素对大肠杆菌K12D31和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus具有较强的活性抑制。本研究表明,利用泛素融合技术可以高效表达可溶性的死亡素。     

天然抗菌肽的研究进展及应用前景

天然抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有抗菌活性的小分子多肽,来源广泛。目前已从多种物种中分离纯化出千余种抗菌肽,其分子量大约在3～6kD之间,由20～60个氨基酸残基组成。天然抗菌肽具有多种生物活性,如抗细菌、抗真菌、抗病毒和抗癌细胞等作用。综述了天然抗菌肽的分类、生物活性及其作用机理和应用前景。     

杂合抗菌肽CecA-Mag的人工合成及其在Pichia pastoris中的分泌表达

根据抗菌肽天蚕素A(cecropinA,CA)N端第1~7个氨基酸残基,马盖宁(magainin,M)N端第2~12个氨基酸残基,以毕赤酵母偏爱的密码子设计合成了杂合肽CA(1~7)-M(2~12)基因,同载体pPICZα-A连接后转化Pichia pastoris受体菌SMD1168,在醇氧化酶(AOX)启动子调控下,分子量约1.9kDa的CecA-Mag杂合抗菌肽获得表达,抗菌特性研究表明,该表达产物具有广谱抗菌活性,对多数G-菌及G 菌均有较好的抑菌活性。初步抑菌活性测定,显示该杂合肽对金黄色葡萄球菌、耐氨苄青霉素的大肠杆菌及枯草芽孢杆菌有良好的抑杀活性。酸稳定实验显示pH为3.2时仍具有相当高的活性。热稳定性实验显示该杂合肽100℃加热5min后仍具有抑菌活性。这些特点使得重组抗菌肽CecA-mag在疾病防治和动物饲料添加剂等方面显露出很好的应用前景。     

肝脏表达的抗菌肽-2

抗菌肽是在多种生物体中表达的具有抗菌活性的肽类物质的总称.肝脏表达的抗菌肽-2(liver-expressed an-timicrobial peptide-2,LEAP-2)在肝脏中产生后分泌到血液中参与血液循环,从而发挥抗菌活性等作用.本文简要介绍LEAP-2的发现过程,对LEAP-2的基因组成、结构、诱导表达机理、抗菌活性以及基因调控等方面的研究进行综述,并展望LEAP-2可能的生理功能.     

鱼类β-防御素的研究进展

β-防御素是一种具有六个保守的半胱氨酸位点的阳离子两亲性小分子多肽,是抗菌肽的重要成员。随着基因组学研究的不断深入,目前在鱼类中发现了20个β-防御素基因,其基因结构均是由3个外显子和2个内含子组成,并且具有广谱抗菌活性及抗病毒活性。主要从分子结构、组织分布、基因结构、生物学活性以及生物进化等方面对鱼类β-防御素的研究概况进行综述。