新抗菌肽设计及活性与功能预测

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新型抗菌肽的设计与研究——生物活性及与磷脂膜相互作用的开题报告

新型抗菌肽的设计与研究——生物活性及与磷脂膜相互作用的开题报告一、研究背景随着人类历史上对疾病的不断探索和治疗的不断进步，传统抗生素在临床应用中已相对成熟，但随之而来的是细菌抗药性问题的日益突出。

传统抗生素几乎都是针对细菌细胞壁、蛋白质合成、核酸合成或界面活性剂等细菌特定的靶点进行作用，因此，细菌抗药性在遗传和表型上的多种途径为其逃过抗生素的杀伤追击提供了可乘之机。

反之，抗菌肽（Antimicrobial Peptides，AMPs）是存在于自然生物体各种组织、器官、细胞中的能够杀灭多种病原细菌、真菌、病毒等的广谱抗菌药物。

AMPs的抗菌靶点与传统抗生素不同，尤其是它们具有对膜的破坏作用。

因此，开发抗菌肽可能为人类战胜细菌抗药性带来突破性变革。

抗菌肽具有多种生物活性，例如抗病毒、抗真菌、抗癌、抗炎性等。

尽管无疑受到人们的高度关注，抗菌肽的使用作为新的治疗手段受到了很多挑战。

在制作抗菌肽中，很常见的问题是抗菌肽的生物活性受到很大损害，这与其结构有关。

为了解决这些问题，抗菌肽的结构应被合理设计。

抗菌肽的结构和功能在 21 世纪获得了广泛的研究，且在近几年中获得了高度的关注。

二、研究目的本研究旨在设计新型抗菌肽，并探索其在与磷脂膜相互作用过程中的生物活性。

具体地，在本研究中，将利用计算机辅助预测和设计方法，设计一些新型的抗菌肽，并从中筛选出一些生物活性较强、具有潜在临床应用前景的分子。

同时，通过合成和表征新抗菌肽的形态、构象和生物活性，分析其与磷脂膜相互作用的规律，探究抗菌肽对细胞膜的破坏机理，为设计更加理想的抗菌药物提供理论指导。

三、研究内容本研究拟从以下几个方面进行：1、抗菌肽的设计：根据已有的研究成果和分子动力学模拟结果，选择合适的氨基酸序列、总的长度以及特定的二级结构形态等，设计新型的抗菌肽。

2、抗菌肽的合成和纯化：采用合理的合成方法，合成设计好的抗菌肽，并通过HPLC等各种方法进行纯化。

3、抗菌肽的表征：利用实验手段对新抗菌肽的性质进行表征，包括质谱、UV 光谱、荧光等，以确定样品的纯度、分子量等参数。

抗菌肽的研究进展及展望

抗菌肽的研究进展及展望抗菌肽是一类存在于生物体内的小分子多肽，在许多生物体中具有广谱的抗菌活性。

由于抗菌肽具有不易产生耐药性、杀菌快速、作用广泛等优点，因此受到了广泛的研究关注。

本文将对抗菌肽的研究进展及展望进行综述。

目前，抗菌肽的研究主要集中在以下几个方面：抗菌肽的发现与鉴定、分子机制研究以及应用前景。

首先，抗菌肽的发现与鉴定是抗菌肽研究的基础。

传统的抗菌肽发现方法主要依赖于生物体中天然存在的抗菌肽的提取和鉴定。

而现代的研究方法通过基因工程技术或化学合成手段，合成了大量具有抗菌活性的肽段。

同时，利用蛋白质组学技术，如质谱分析和基因芯片技术，能够加速对抗菌肽的鉴定过程，扩大了抗菌肽的种类。

其次，抗菌肽的分子机制研究对于深入理解其抗菌活性至关重要。

已经有许多研究对抗菌肽的杀菌机制进行了探索。

一方面，抗菌肽通过与细菌细胞膜相互作用，破坏细菌细胞膜的完整性，导致细胞内的物质渗漏，并最终引起细胞死亡。

另一方面，抗菌肽还可以通过调节免疫反应来发挥其抗菌作用。

近年来的研究表明，抗菌肽能够调节机体免疫细胞的功能，促进炎症反应，增强机体的抗菌能力。

最后，抗菌肽在临床应用中具有广阔的前景。

由于抗菌肽具有广谱的抗菌活性，不易产生耐药性的特点，因此被认为是一种具有巨大潜力的抗菌药物。

目前，已经有一些抗菌肽被商业化生产，并成功应用于临床。

例如，抗菌肽polymyxin B和polymyxin E被用于治疗产生多药耐药的革兰氏阴性菌感染。

此外，抗菌肽也可以用于生物防治、食品保鲜等领域。

尽管抗菌肽在抗菌药物领域中具有巨大的潜力，但其在实际应用中仍然面临一些挑战。

首先，抗菌肽的生产成本较高，限制了其大规模生产和应用。

其次，抗菌肽的稳定性和毒副作用也需要进一步研究和改善。

因此，未来应加强对抗菌肽的生产和改良以及对其在临床应用中的消毒副作用进行更加深入的研究。

总的来说，抗菌肽作为一类具有广泛应用前景的抗菌药物，其研究已取得了显著的成果。

新型抗菌肽的发现与开发

新型抗菌肽的发现与开发概述随着抗生素的过度使用和微生物对抗生素的逐渐耐药，寻找新型的抗菌剂已成为当今世界面临的重要问题之一。

新型抗菌肽作为一种具有广谱抗菌活性和低毒副作用的潜在候选药物，引起了人们的广泛关注。

本课题报告将重点关注，分析其现状、存在的问题，并提出相关的对策建议。

一、现状分析1. 新型抗菌肽的定义新型抗菌肽通常指具有抗菌活性的短肽，它们可以通过直接靶向病原体的细胞壁、细胞膜或细胞内部结构，发挥抗菌作用。

这些肽通常由天然源或通过合成获得，具有诸如高度选择性、低毒性和对多种耐药菌株的抗菌活性等特点。

2. 新型抗菌肽的发现方法目前，寻找新型抗菌肽的主要方法包括两种途径，一种是通过天然源筛选，例如从动植物、微生物中寻找具有抗菌活性的肽，并对其进行结构与功能研究；另一种是通过人工合成和分子改造，设计、合成具有抗菌活性的肽。

3. 新型抗菌肽的研发进展在新型抗菌肽的研发中，许多肽已经被发现具有良好的抗菌活性，如bactenecin、defensins和lantibiotics等。

它们在临床和农业领域中已经得到广泛应用，并取得了一定的疗效。

二、存在的问题1. 抗菌肽的抗菌活性和选择性问题新型抗菌肽的抗菌活性通常与病原体的细胞膜结构和电荷密切相关。

然而，某些抗菌肽在不同细菌株间表现出不同的活性，且易产生耐药性。

提高抗菌肽的选择性和抗菌活性是当前研究的热点和难点。

2. 抗菌肽的毒副作用问题抗菌肽具有广谱杀菌作用，但其毒副作用也不可忽视。

一些抗菌肽可能会对宿主细胞产生负面影响，如导致细胞毒性、炎症反应等。

寻找能提高抗菌活性而降低毒副作用的新型抗菌肽是当前研究的重要任务。

3. 抗菌肽的稳定性和合成成本问题抗菌肽具有低分子量和易降解的特点，这使得其在体内的稳定性较差，难以实现长时间持续释放。

一些抗菌肽的合成成本较高，限制了其在临床上的应用。

三、对策建议1. 研究新型抗菌肽的作用机制和结构活性关系通过深入研究新型抗菌肽与病原体细胞膜的相互作用机制和结构活性关系，可以有效提高抗菌肽的抗菌活性和选择性。

抗菌肽类药物的研究与应用前景

抗菌肽类药物的研究与应用前景一、引言随着抗生素滥用和耐药菌株的增多，传统的抗生素已经逐渐失去了对一些病原菌的有效性。

因此，人们对于新型抗菌药物的研究和应用越来越重视。

抗菌肽作为一类新型的抗菌药物，具有独特的优势，近年来备受关注。

本文将就抗菌肽类药物的研究现状和应用前景进行深入探讨。

二、抗菌肽类药物的类型及特点抗菌肽是一类来源于天然生物体或是合成的蛋白质分子，具有抗菌活性。

根据其来源和结构的不同，抗菌肽可以分为多种类型，如防御素、体外肽、脂肽等。

这些抗菌肽在结构上具有多样性，但是都具有一些共同的特点，如广谱抗菌活性、对耐药菌株的有效性、低毒性等。

三、抗菌肽类药物的研究现状目前，抗菌肽的研究主要集中在以下几个方面：1. 抗菌肽的合成与设计：在合成与设计方面，研究人员通过改变抗菌肽的氨基酸序列、结构等方式，提高其抗菌活性和稳定性，降低其毒性。

2. 抗菌肽数源及机制研究：研究人员不断探索抗菌肽数源，并研究其抗菌机制，以提高其应用价值。

3. 抗菌肽数源的开发与筛选：通过现代生物技术手段，研究人员正在开发新的抗菌肽数源，并进行筛选，以发现更具活性的抗菌肽。

4. 抗菌肽与传统抗生素的联用研究：研究人员不断尝试将抗菌肽数与传统抗生素联用，以提高其抗菌活性，并减少抗菌肽数对耐药性的影响。

四、抗菌肽类药物的应用前景在抗生素耐药性愈发严重的背景下，抗菌肽数物的应用前景十分广阔。

其主要表现为以下几个方面：1. 抗菌肽的广谱抗菌活性可以有效地杀灭多种病原菌，包括耐药菌，对于治疗由多种致病菌引起的感染症具有重要意义。

2. 抗菌肽数物的毒性相对较低，不易产生耐药性，具有较高的安全性，适合长期使用。

3. 抗菌肽数物的作用机制独特，可以与传统抗生素联合使用，提高其抗菌活性，延缓耐药菌株的产生。

4. 抗菌肽数物可以用于各种途径的给药，包括口服、皮下注射、外用等，具有较高的灵活性。

5. 抗菌肽数物的研究不断深入，未来有望发现更多具有活性的抗菌肽数源，为抗菌肽数物的应用提供更多可能性。

新型抗菌肽的设计、活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟

Vol.33高等学校化学学报No.122012年12月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2681~2687新型抗菌肽的设计㊁活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟于岚岚1,冉　瑜1,白希希1,李爱荣2,朱艳艳1,覃　韵2,屈凌波1,3(1.郑州大学化学与分子工程学院,2.药学院,郑州450001;3.河南工业大学化学化工学院,郑州450052)摘要　设计合成了多个具有2个活性序列的线性和环状多肽及具有单个活性序列的短链多肽,研究了它们的杀菌活性,发现其杀菌活性顺序为长链肽>环状肽>短链肽,特别是线性的Linear⁃KT 和Linear⁃KS 对多种革兰氏阴性菌和阳性菌均具有较高的杀菌活性.采用MTT 法考察了Linear⁃KT 和Linear⁃KS 对正常细胞的毒性,其中Linear⁃KS 表现出较低的细胞毒性,优于阳性对照多粘菌素B.利用计算模拟的方法计算了多肽与细菌细胞膜中磷脂酰甘油(DMPG)的相互作用.结果表明,多肽和DMPG 的结合能也表现出长链肽>环状肽>短链肽的规律,特别是Linear⁃KT 和Linear⁃KS 具有较高的结合能.长链肽含有2个活性序列,可提供多个荷正电的氨基酸与荷负电的磷脂结合,结合能较大,杀菌活性较强.同时,柔性的结构及Linear⁃KT 和Linear⁃KS 中丝氨酸和苏氨酸的茁碳上的羟基可与磷脂上的羰基形成多个氢键,进一步增大了结合能.计算模拟的方法为抗菌肽的杀菌活性从理论上提供了一定的依据.关键词　抗菌肽;杀菌活性;毒性;磷脂酰甘油;计算模拟中图分类号　O629.72;R966 文献标识码　A doi :10.7503/cjcu20120476收稿日期:2012⁃05⁃16.基金项目:国家自然科学基金(批准号:21002093)㊁教育部留学回国人员科研启动基金㊁中国博士后科学基金和河南省教育厅自然科学研究计划项目(批准号:2011B150039)资助.联系人简介:屈凌波,男,博士,教授,主要从事分析化学研究.Email:qulingbo@抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)是宿主防御体系中天然免疫系统所产生的具有一定杀菌效果的短肽类物质,广泛分布于自然界中,具有广谱抗菌性.很多抗菌肽不仅对革兰氏阴性菌及革兰氏阳性菌具有杀菌作用,而且对某些真菌㊁原生生物㊁甚至肿瘤细胞和病毒也具有一定的抑制作用[1~4].研究表明,抗菌肽的主要作用机理是针对生物膜,通过破坏生物膜的完整性,使其产生孔洞或者生物膜瓦解而使内部物质外流,或者穿透生物膜进入细胞内部,干预一些重要的细胞过程,从而起到杀菌的作用[5].由于抗菌肽作用主要针对于细胞膜结构,其普遍具有比较低的抗药性,因此也被认为是抗生素的替代品和增效剂,用以解决日益严重的细菌抗药性问题[6].根据天然抗菌肽的特性进行全新的抗菌肽设计是发现新抗菌肽的重要途径[7],其中很多含有多个活性片段的多肽具有较高的生物活性.如含有2个碱性溶解单位的24个氨基酸残基的多肽WLBU2比具有单个碱性溶解单位的多肽LBU 及色氨酸取代的WLBU 表现出更高的杀菌活性及选择性[8].Frecer 等[9]从头设计出新型的具有双活性序列HBHPHBH 或HBHBHBH(B:带正电的氨基酸;H:疏水性氨基酸;P:极性氨基酸)的环状抗菌肽.其中1个环状抗菌肽(V4,CVKVQVKVGSGVKVQVKVC)具有较高的抗菌性,其双活性序列使两亲性加强,有助于抗菌肽生物活性的表现.但该肽由于含有大量疏水性缬氨酸,水溶性差,限制了其应用[10,11].除WLBU2和V4外,不少抗菌肽也存在类似的现象.根据抗菌肽Tritrpticin 设计的对称模拟肽具有比Tritrpticin 高2~8倍的抗菌肽活性[12].Sushi 3抗菌肽的二聚体比单体具有更高的破坏脂多糖胶团的能力[13].Pexiganan(MSI⁃78)和PG⁃1在溶液中是单体,当其与生物膜相结合时,形成两亲的二聚体,表明二聚体是活性构象[14].二聚体也可看成是分子中含有2个活性序列.此外,某些天然抗菌肽序列中也包含有2个相同的多肽片段,如Gramicidin S (Cyclo VOLdFPVOLdFP)由2个相同的片段环化而成[15].因此,具有双活性序列的多肽可能具有潜在的生物活性.本文设计了含有双活性序列的抗菌肽并考察了其活性,研究了双活性序列是否有助于提高抗菌肽的活性.鉴于多肽的化学合成成本,具备抗菌活性的短肽具有大批量生产的潜力,因此选取具有较短序列的多肽作为活性序列,设计了包含2个相同活性序列的多肽,测试了其抗菌活性及毒性,并运用计算模拟的方法计算了所设计的多肽与细菌的细胞膜中一种重要的磷脂磷脂酰甘油(DMPG)的结合能,并对二者进行了比较.由于二硫键的环化有助于稳定多肽的结构,因此还设计了同时具有单个二硫键和环状结构的多肽,研究了其抗菌活性和环状结构的关系,为具有环状结构的抗菌肽的结构和活性关系研究以及抗菌肽的设计提供依据.1　实验部分1.1　试剂与仪器革兰氏阴性菌包括大肠杆菌(Escherichia coli )㊁铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa )和鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii );革兰氏阳性菌包括金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus )和藤黄微球菌(Micrococcus lut eus).其中,大肠杆菌㊁金黄色葡萄球菌及藤黄微球菌由河南省药品检验所提供,其余菌株由临床分离得到.人支气管上皮细胞株(BEAS⁃2B 细胞)由郑州大学吴卫东教授馈赠;多粘菌素B(Polymyxin B,PB)和四甲基偶氮(MTT)购自Sigma 公司;人工设计的多肽由上海吉尔生化有限公司合成,纯度>85%;其它化学试剂均为国产分析纯;实验用水为二次蒸馏水.Spectra MR 酶标仪(美国DYNEX 公司);IS10⁃OMNIL8型红外吸收光谱仪(美国Thermo Fisher 公司);J⁃815型圆二色光谱仪(日本JASCO 公司).1.2　实验过程1.2.1　杀菌实验　挑取适量菌种在固体Luria⁃Bertani(LB)培养基中划线,置于37℃培养箱中过夜培养.挑取适量处于对数生长期的细菌于生理盐水中,配制0.5~1麦氏浊度的菌悬液,此时细菌菌落数约为1×108cfu /mL,使用时稀释至1×106cfu /mL.配制浓度为2mg /mL 的多肽溶液.采用微量肉汤二倍稀释法测定合成多肽对各细菌的最小抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration,MIC)[16],同时进行溶剂㊁只加菌液不加多肽的阴性对照和加入多粘菌素B 的阳性对照,每个多肽平行进行3次.于37℃恒温箱中培养12h,观察孔内溶液的混浊情况,96孔板同排中肉眼所见澄清孔所对应的最小浓度即为该多肽的MIC 值.采用半数有效剂量(ED 50)评价多肽的杀菌效率.采用酶标仪测定上述96孔板600nm 处的光密度值(OD 600).按下式计算杀菌百分数,作图得出多肽杀伤细菌的半数有效剂量.Inhibition(%)=1-OD 600(after incubation with peptide)OD 600(without incubation with peptide éëêùûú)×100%(1)1.2.2　细胞毒性实验　采用MTT 法测定细胞毒性[17].用含10%(体积分数)胎牛血清的RPMI1640(含100U /mL 青霉素和100U /mL 链霉素)培养基常规培养BEAS⁃2B 细胞.采用对数生长期的BEAS⁃2B 细胞,用含10%胎牛血清的RPMI 1640培养液调节细胞浓度为5×104Cell /mL,接种到96孔板上,每孔200μL.培养12h 后,加入不同浓度的多肽(终浓度分别为2.5,5,10,20,40,80,160和320μg /mL),每种多肽浓度设4个复孔,并设不加细胞液的调零孔和只加细胞液㊁不加肽液的空白对照孔.培养4h 后,每孔加入180μL 不含血清的RPMI 1640培养液和20μL 5g /L 的MTT 试剂,继续孵育4h,弃去上清液,加入180μL DMSO,轻轻振荡10min,于490nm 波长下测定光密度值.1.2.3　红外光谱测定　取多肽试样约1mg 与KBr 混匀,压片,测定多肽的红外光谱.1.2.4　圆二色光谱测定　在室温下,采用0.1mm 石英比色皿测定多肽在水溶液中的远紫外圆二色光谱.扫描范围175~260nm,每条多肽扫描3次,扫描速度1000nm /min,多肽浓度为1mg /mL.1.2.5　计算方法　磷脂酰甘油(DMPG)是细菌的细胞膜中的一种重要组成成分,带有负电荷,在抗菌肽和细菌细胞膜结合过程中具有重要作用.采用DMPG 模拟细菌细胞膜,对多肽和DMPG 的结合能进行了计算.多肽与DMPG 分子的初始构型由Gaussian View 和Amber 软件中的leap 模块共同构建,计算使用Gaussian 09软件[18],采用PM3半经验算法对DMPG 及各个多肽分子进行构型优化.然后对多肽与DMPG 分子的复合物进行优化来模拟多肽与DMPG 分子的相互作用,由于多肽与DMPG 分子的复2862高等学校化学学报 Vol.33　合物分子量较大,模拟时仍然采用PM3半经验算法进行优化.多肽与DMPG 分子主要通过静电作用结合在一起,同时还会形成氢键,计算时需要同时考虑2种作用.通过结合能来衡量多肽与DMPG 分子间的相互作用程度,结合能计算方法如下:ΔE =E (Complex)-∑E (Individual component)(2)式中,E 为优化后各组分的单点能.计算时尽量考虑不同的结合模式,以使多肽与DMPG 达到最好的结合.2　结果与讨论2.1　多肽的设计内毒素又称脂多糖,是革兰氏阴性菌外层细胞膜的重要成分之一,主要位于膜的外侧,是与各种外源性物质最先接触的部分.Lipid A 是内毒素中具有生物活性的保守部分.研究表明[9],与内毒素结合的宿主防御蛋白由富含带正电的氨基酸组成两亲性结构,具有杀菌功能,因此基于宿主防御蛋白的结合基元设计合成的多肽可能保留其杀菌活性,具有潜在的应用价值.Frecer 等[19]基于此计算了多个多肽片断和Lipid A 的结合能,发现KFNFK,KFTFK 及KFSFK 序列多肽与Lipid A 结合释放了较高的结合能,构象较稳定,从理论上预测了这3个多肽片断可能具有抗菌活性.KFNFK,KFTFK 和KFSFK 的极性和非极性氨基酸交叉排列,分别形成疏水面和亲水面,氨基酸序列符合BHPHB 分布规律.具有与Lipid A 较高的结合能表明这3个多肽可能更容易和细菌的细胞膜结合.因此本文将这3个多肽视为一个活性序列,参照V4抗菌肽的设计,采用GSG 将2个活性序列连接形成含有双活性序列的线性多肽Linear⁃KT,Linear⁃KS 和Linear⁃KN.为进一步固定多肽的构象,使疏水面更疏水,亲水面更亲水,采用二硫键环化线性多肽,形成环状的含有双活性序列的多肽Cyclic⁃KS,Cyclic⁃KN 和Cyclic⁃KT(具体序列见表1).Table 1　MICs of peptides against Gram⁃negative and Gram⁃positive bacteriaSequenceMIC /(μg㊃mL -1)Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Acinetobacter baumannii Staphyloccocus aureus Micrococcus luteus Ac⁃CKFSFKGSGKFSFKC⁃NH 2(Cyclic⁃KS)5005002506464Ac⁃CKFNFKGSGKFNFKC⁃NH 2(Cyclic⁃KN)>500500>500250250Ac⁃CKFTFKGSGKFTFKC⁃NH 2(Cyclic⁃KT)50050025050064Ac⁃KFTFKGSGKFTFK⁃NH 2(Linear⁃KT)32642501616Ac⁃KFSFKGSGKFSFK⁃NH 2(Linear⁃KS)321252501616Ac⁃KFNFKGSGKFNFK⁃NH 2(Linear⁃KN)500500>500125125Ac⁃KFTFK⁃NH 2(KT)>500>500>500>500>500Ac⁃KFSFK⁃NH 2(KS)>500500500>500>500Ac⁃KFNFK⁃NH 2(KN)>500>500>500>500>500Polymyxin B 8288840%Acetonitrile >500>500>500>500>50010%DMSO >500>500>500>500>5002.2　多肽的最小抑菌浓度的确定采用目视法,观察肉眼所见的澄清孔所对应的最小浓度,考察了多肽对多种革兰氏阴性菌和阳性菌的抗菌活性,结果列于表1.由表1数据可以看出,具有单个活性序列的多肽KT,KS 及KN 对5种细菌的杀菌活性均不理想,最小抑菌浓度均不低于500m g /mL,说明具有单个结合序列的多肽活性不高.具有双活性序列的线性多肽对细菌的杀菌活性较具有单个活性序列的多肽有所提高,特别是Line⁃ar⁃KT 和Linear⁃KS,对金黄色葡萄球菌及藤黄微球菌的最小抑菌浓度低至16m g /mL.而环状的多肽对细菌的杀菌活性普遍较低,介于具有单个活性序列和双活性序列的线性多肽之间.在对5种细菌的杀菌活性检验中,含有双活性序列的多肽Linear⁃KT 和Linear⁃KS 均比Linear⁃KN 表现出较高的杀菌活性,而Linear⁃KT 和Linear⁃KS 的活性则相近.具有一定活性的多肽对革兰氏阳性菌的杀菌活性均略强于革兰氏阴性菌.3862　No.12　于岚岚等:新型抗菌肽的设计㊁活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟2.3　多肽对细菌的半数有效剂量的确定由公式(1)计算得出多肽在各浓度下的杀菌百分数,绘制其杀菌率曲线并获得半数有效剂量ED 50,结果列于表2.图1为Linear⁃KT 和Linear⁃KS 对金黄色葡萄球菌的杀菌率曲线.Table 2　ED 50values of Linear⁃KT and Linear⁃KS against Gram⁃negative and Gram⁃positive bacteria SequenceED 50/(μg㊃mL -1)Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Acinetobacter baumannii Staphyloccocus aureus Micrococcus luteus Linear⁃KT 17.444.7109.711.220.4Linear⁃KS 22.481.3102.311.06.8Fig.1　Antimicrobial activities of Linear⁃KT (A )and Linear⁃KS (B )against Staphyloccocus aureus2.4　细胞毒性实验选取所设计多肽中杀菌效果较好的Linear⁃KT 和Linear⁃KS 进行细胞毒性实验,结果见图2.阳性Fig.2　Inhibition of polymyxin B(),Linear⁃KT()and Linear⁃KS()against cells对照多肽类抗菌素多粘菌素B 虽具有较强的杀菌活性(表1),但也引起部分正常细胞的死亡,特别是其浓度高于80m g /mL 时,多粘菌素B 可导致较高的细胞死亡率.Linear⁃KT 的细胞毒性较大,在大部分的研究浓度下均对细胞有毒性.相比之下,Linear⁃KS 对细胞的毒性较小,在浓度不高于160μg /mL 时,其对细胞的抑制率均不超过15%,低浓度时毒性更低.Linear⁃KS 具有较高的杀菌活性且细胞毒性较低,因此Linear⁃KS 具有进一步研究的价值和潜在的应用价值.Fig.3　IR spectra of KT (A ),Linear⁃KT (B )and Cyclic⁃KT (C )2.5　红外光谱解析红外光谱是解析多肽以及蛋白质二级结构的有力手段.多肽和蛋白质在红外光谱区有若干特征吸收带,主要有酰胺Ⅰ带(1600~1700cm -1)和酰胺Ⅱ带(1600~1500cm -1).酰胺Ⅰ带主要由多肽骨架肽链CO 的伸缩振动引起,对研究二级结构最有价值[20].图3为KT,Linear⁃KT 和Cyclic⁃KT 的红外光谱图.可见,KT 在1600~1700cm -1处有1个明显的强峰,峰形较宽;Linear⁃KT 在1679及1632cm -14862高等学校化学学报 Vol.33　处有2个很强的吸收峰;而Cyclic⁃KT 在1677及1631cm -1处也有2个很强的吸收峰.因此,Linear⁃KT 和Cyclic⁃KT 均可能形成折叠结构.采用红外光谱虽然可从一定程度上提供多肽的二级结构信息,但由于1600~1700cm -1波段受干扰因素较多,且红外光谱测试中多肽处于固体状态,不能反映出多肽在水溶液中的状态,因此进一步采用圆二色光谱考察了多肽在水中的二级结构.2.6　圆二色光谱测定图4为短链多肽KT㊁线性多肽Linear⁃KT 及环状多肽Cyclic⁃KT 的圆二色光谱.短链多肽KT 在200nm 处有1个负峰,为无规卷曲结构的特征峰[21,22].KT 只包含5个氨基酸残基,肽链长度较短,不Fig.4　CD spectra of KT (a ),Linear⁃KT (b )and Cyclic⁃KT (c )足以形成二级结构,因此以无规结构存在于溶液中.多肽Linear⁃KT 在200nm 处也有1个负峰,表明Linear⁃KT在水溶液中也呈无规结构.环状多肽Cyclic⁃KT 在202及213nm 处有2个负峰,且在195nm 处有1个正峰.典型的β⁃sheet 结构在216nm 处有1个负峰,195nm 处有1个正峰,因此Cyclic⁃KT 在溶液中可能以无规及部分β⁃sheet 结构存在.Cyclic⁃KT 以二硫键将多肽链环化,使得多肽的构象相对固定,因此表现出部分β⁃sheet 二级结构.本研究中所用多肽长度较短,因此不足以形成明显的二级结构,圆二色光谱信号总体较低.2.7　模拟计算Linear⁃KT 和Linear⁃KS 对革兰氏阴性菌和阳性菌均表现出较好的杀菌活性,特别是对革兰氏阳性菌.这2条多肽均含有双活性序列,是由2条具有单活性序列的多肽通过简单的氨基酸残基相连而形成,但比相应的具有单活性序列的多肽表现出显著提高的杀菌活性.因此本文采用计算模拟的方法计算了所设计的多肽与磷脂相互作用时的结合能,以评价多肽和细胞膜的结合程度.磷脂是细胞膜的主要组成成分,细菌的细胞膜含有较高含量的DMPG,而哺乳动物的细胞膜中DMPG 的含量则很少,因此本文采用DMPG 为研究对象考察其与多肽的结合能力.采用Gaussian 09中的PM3半经验算法优化DMPG 及各多肽的分子构型.红外光谱图提示线性和环状的多肽形成折叠结构,圆二色光谱也表明环状多肽可能具有部分β⁃sheet 二级结构,因此以折叠结构优化线性及环状多肽,在优化过程中将多肽与DMPG 分子的骨架部分进行固定以缩短优化时间,结果见图5.根据多肽和DMPG 的构型优化结果构建多肽和DMPG 形成的复合物,并对复合物进一步优化,复合物的构型见图6.计算时主要考虑多肽与DMPG 分子的静电和氢键结合,同时考虑尽可能多的结合模式.以结合能最低为原则[23],根据公式(2)计算出多肽与DMPG 形成的复合物和各单体之间的能量差即得到结合能,数据列于表3.由表3可见,所有多肽与DMPG 分子结合过程的能量差均为负值,说明多肽与DMPG 的相互作用过程释放能量,能量差的绝对值越大说明二者的结合能越大.长链肽和环状肽与DMPG 分子结合时具有较大的结 Fig.5　Optimized conformations of DMPG (A ),peptide KT (B ),Linear⁃KT (C )and Cyclic⁃KT (D )Fig.6　Optimized conformations of complex of DMPG with peptide KT (A ),Linear⁃KT (B ),Cyclic⁃KT (C )and Linear⁃KN (D )5862　No.12　于岚岚等:新型抗菌肽的设计㊁活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟6862高等学校化学学报 Vol.33　合能,远高于短链肽.结合能越大,说明该类多肽更易与DMPG分子产生相互作用,进而产生杀菌效果.DMPG分子头基带负电,可与带正电的氨基酸产生静电作用.DMPG的负电头基在与长链肽和环肽结合的过程中,可同时与2个带正电的赖氨酸产生静电作用,而在与短链肽的结合过程中只能与1个带正电的赖氨酸产生静电作用.这是造成短链肽的结合能远小于长链肽与环状肽的主要原因.此结果和实验所得的杀菌活性数据基本一致,即具有2个活性序列的长链肽和环状肽比具有单个活性序列的短链肽杀菌活性更强.Table3　Binding energies(D E)of the complexes of DMPG with peptidesComplexΔE/a.u.ΔE/(kJ㊃mol-1)ComplexΔE/a.u.ΔE/(kJ㊃mol-1)　KN+DMPG-0.20306935-533.16　Linear⁃KS+DMPG-0.33423409-877.53　KT+DMPG-0.20957031-550.23　Cyclic⁃KN+DMPG-0.28579697-750.36　KS+DMPG-0.21099303-553.96　Cyclic⁃KT+DMPG-0.31498189-826.98　Linear⁃KN+DMPG-0.31931691-838.37　Cyclic⁃KS+DMPG-0.31847687-836.16　Linear⁃KT+DMPG-0.33190714-871.42 在长链肽和环状肽中,序列中含有丝氨酸和苏氨酸的多肽比相应的含有天冬酰胺的多肽结合能大,这是因为丝氨酸和苏氨酸的β碳上的羟基可与磷脂分子2条碳链上的羰基形成氢键,从而增大了结合能.杀菌实验结果也证明含有丝氨酸和苏氨酸的多肽活性高于含天冬酰胺的多肽.Frecer等[19]计算表明,KFTFK,KFSFK和KFNFK与内毒素的活性部分Lipid A结合的Gibbs自由能分别为-67,-75和-55kJ/mol;KFTFK和KFSFK序列与Lipid A的结合能更大,该结果与本文结果一致.与环状肽相比,长链肽与DMPG分子的结合能略高于环状肽,这可能是由于多肽结构的影响.长链肽在水溶液中基本以无规结构存在,因此多肽结构柔性较大,可根据所结合的对象采取更适合的结构与之结合.特别是Linear⁃KT和Linear⁃KS,其柔性结构使丝氨酸和苏氨酸的β碳上的羟基均可与DMPG分子中2条碳链上的羰基形成氢键,增大结合能.而环状肽由于受折叠结构和二硫键的限制,肽的结构相对固定,肽环的大小受限,使磷脂分子不能完全插入肽环中,只能在肽环平面的侧面与其结合,只与DMPG分子中1条碳链上的羰基形成氢键,氢键数目减少,结合能降低,因此环状肽的活性不及长链肽.3　结论设计合成了多个具有2个活性序列的线性和环状多肽及具有单个活性序列的短链多肽,研究了其杀菌活性,并采用计算模拟的方法计算了多肽与细菌细胞膜中重要成分磷脂酰甘油的结合能,从理论上解释了其活性.结果表明,静电作用和氢键在多肽与磷脂的结合过程中起重要作用.线性的Linear⁃KT和Linear⁃KS具有双活性序列,可同时提供2个荷正电氨基酸与磷脂结合,杀菌活性远远大于单活性序列.将双活性序列引入同一分子,可起到提高杀菌活性的作用.同时Linear⁃KT和Linear⁃KS的柔性结构能够使多肽与磷脂上的羰基形成多个氢键,因此结合能较大,具有较强的杀菌活性.计算模拟的方法为抗菌肽的杀菌活性预测从理论上提供了一定的依据.利用该方法可在一定程度上预测抗菌肽的杀菌活性,提高抗菌肽的研发效率,为抗菌肽的设计与开发提供了新途径.参　考　文　献[1]　Zasloff M..Nature[J],2002,415(6870):389 395[2]　FU Nan⁃Yan(傅南雁),XU Jia⁃Xi(许家喜).Chemistry of Life(生命的化学)[J],1998,18(2):25 28[3]　HUANG Yi⁃Bing(黄宜兵),ZHAI Nai⁃Cui(翟乃翠),GAO Gui(高贵),CHEN Yu⁃Xin(陈育新).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2012,33(6):1252 1258[4]　Wimley W.C.,Hristova K..J.Membr.Biol.[J],2011,239(1/2):27 34[5]　Hoskin 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Its Computer Simulation with PhospholipidYU Lan⁃Lan 1,RAN Yu 1,BAI Xi⁃Xi 1,LI Ai⁃Rong 2,ZHU Yan⁃Yan 1,QIN Yun 2,QU Ling⁃Bo 1,3*(1.College of Chemistry and Molecular Engineering ,2.School of Pharmaceutical Sciences ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450001,China ;3.College of Chemistry and Chemical Engineering ,Henan University of Technology ,Zhengzhou 450052,China )Abstract Linear and cyclic peptides with two bioactive sequences and peptides with single bioactive se⁃quence were designed and synthesized,followed by the investigation of their antibacterial activities.The re⁃sults showed that the antibacterial activity sequence was linear peptides>cyclic peptides>short peptides.Espe⁃cially linear peptides Linear⁃KT and Linear⁃KS showed high antibacterial activity against Gram⁃negative and Gram⁃positive bacteria.The toxicities of Linear⁃KT and Linear⁃KS against normal cell were also investigated by MTT method.Linear⁃KS showed low cell toxicity,which is better than the positive control Polymyxin B,implying a potential further investigation and application.The interaction between peptides and an important component of bacterial cell membrane phosphatidylglycerol(DMPG)was investigated by computer simulation.The results indicated that the binding energy between peptides and DMPG shows linear peptides>cyclic pep⁃tides>short peptides,especially Linear⁃KT and Linear⁃KS with higher binding energy.Linear peptides with two bioactive sequence provide more positively charged amino acids,which bind to negatively charged phos⁃pholipid,leading to higher binding energy and stronger antibacterial activity.Simultaneously flexible confor⁃mation and the hydroxyl group on β⁃C of serine and threonine in Linear⁃KT and Linear⁃KS could form more hy⁃drogen bonds with carbonyl group in phospholipid,which further increases the binding energy.The computer simulation method provides theoretical evidence for antibacterial activity of antimicrobial peptides to some ex⁃tent.Keywords Antimicrobial peptide;Antibacterial activity;Toxicity;Phosphatidylglycerol;Computer simula⁃tion (Ed.:H ,Z ,N ,K )7862　No.12　于岚岚等:新型抗菌肽的设计㊁活性研究及与磷脂相互作用的计算模拟。

抗菌肽的生物活性及其应用研究

抗菌肽的生物活性及其应用研究在当今社会中，细菌感染已经成为了一个严峻的问题。

虽然有很多抗生素可以用来治疗细菌感染，但是随着抗生素的过度使用，细菌的耐药性也越来越严重。

因此，抗菌肽作为一种新型的杀死细菌的物质逐渐引起人们的广泛关注和研究。

抗菌肽是一类小分子肽，由20种氨基酸组成，通常具有相对较小的分子量，并且广泛分布于人和其他物种的生物体中。

抗菌肽是一类多肽分子，是由各种细胞产生并具有广泛抗菌活性的一类小分子肽。

抗菌肽具有广泛抗菌活性、稳定性高、渗透性好等特点，因而被广泛应用于医学、食品工业、疫苗和化妆品领域。

抗菌肽的生物活性抗菌肽具有广泛的抗菌谱，可以杀死很多病原微生物。

据研究，抗菌肽可以杀死革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、病毒等多种微生物。

抗菌肽不仅具有广谱抗菌活性，还可以加强机体免疫功能，促进伤口愈合。

抗菌肽具有多种生物活性，除了杀菌以外，还包括促进细胞成长、抗癌、抗病毒、抗炎症、促进血管生成等生物学活性。

因此，抗菌肽不但可以用作治疗感染疾病的药物，还可以用作其他领域的生物医学材料和生物功能材料。

抗菌肽的应用研究目前，抗菌肽在医学、食品工业、疫苗和化妆品领域已经有了广泛的应用。

1.在医学领域中，抗菌肽被用作抗菌药物。

与传统的抗生素不同，抗菌肽不会引起细菌耐药性的形成，因此，它们可以用于治疗一些耐药菌引起的感染性疾病。

2.在食品工业领域，抗菌肽被广泛用于食品的保鲜、防腐处理。

抗菌肽可不留残留物，不改变食品的味道和营养成分，是很理想的保鲜剂。

3.在疫苗领域中，抗菌肽可以用于增强疫苗的免疫效果。

研究显示，抗菌肽可以加强机体对疫苗的免疫反应，提高疫苗的免疫效果，从而促进疫苗的制备和研发。

4.在化妆品领域中，抗菌肽可以用于紧致皮肤、黑化度和抗炎症。

抗菌肽具有较好的生物相容性，可以用作化妆品的保湿剂、抗老化剂。

抗菌肽的发展前景目前，抗菌肽作为一种新型的抗菌物质，已经得到了广泛的关注和研究。

随着人们对细菌感染的认识逐渐加深，抗菌肽的应用前景也将越来越广阔。

抗菌肽的应用及展望

有多种免疫成分如抗菌肽、抗菌蛋白、溶菌酶等，经干冻成粉末（含有抗菌肽的主要成分），供给疗乙型肝炎的胶囊，经中国医学科学院医药生物研究所等进行治疗乙型肝炎的试验结果，证实在/0-C’ D B’ 剂量能显著或极显著降低鸭血清乙型肝炎病毒 8<& 水平。能抑制鸭体内乙型肝炎病毒复制增殖作用。
抗菌肽基因的化学合成方面在国内外都有研究，徐飞等（/::; ）年按柞蚕抗菌肽 8 的氨基酸序列，设计出相应的核苷酸序列，将之划分成 // 个片段，经 8<& 合成仪合成了柞蚕抗菌肽 8 基因，该基因被插入 =/>?5/; 载体中，转化至大肠杆菌 @?/.>。谢毅等（ /::. ）用植物偏爱的密码子合成了天蚕抗菌肽6基因，将之与 =/>?5/: 重组克隆，转化于肠杆菌 @?/.>，运用化学合成方法对抗菌肽的氨基酸及核酸序列进行改良，来提高抗菌肽的杀菌的能力，这类研究也有成效，如 @A(2B 等（ /:;: ）将惜古比天蚕抗菌肽 & 的前 // 位残基和抗菌肽 8 的 /- —>1 位残基连接，合成抗菌
世界农业
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ห้องสมุดไป่ตู้
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胞和发生病变的真核细胞，抗菌肽具有广谱的杀菌活性，不仅作用于革兰氏阳性细菌，而且也作用于真菌、昆虫、某些病毒和肿瘤细胞，同时还能加速免疫和伤口的愈合过程。

具有双活性序列的新型抗菌肽的设计及性质

Ｖｏ１．３４
２０１３年５月
高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ
Ｎｏ．５
１１６６～１１７３
ｄｏｉ：１０．７５０３／ｃｊｃｕ２０１；Ｒ９６６文献标志码Ａ
随着传统抗生素在医药、食品、畜牧业和水产业等领域的滥用以及细菌突变速度的加快，很多细菌对传统抗生素的抗药性问题日渐突出，然而在过去的３Ｏ年中却没有一种真正意义上的新种类的抗菌药物出现在市场上…．因此，寻找抗生素的替代品迫在眉睫．抗菌肽（ＡＭＰｓ）的出现有可能使这一局面得到改观Ｊ，它是宿主防御体系中天然免疫的一个重要组成部分．天然免疫在微生物侵袭宿主细胞后几分钟内启动，抑制病原体扩散，为宿主细胞提供第一时间的保护．抗菌肽广泛分布于自然界中，具有广谱抗菌』生，某些抗菌肽还具有抗癌性及抗病毒性Ｉ４Ｊ．研究表明，细菌的细胞膜是抗菌肽的主要作用靶位，抗菌肽通过破坏细胞膜的完整性，使其产生孔洞或者瓦解而使内部物质外流，或者穿透细胞膜进入细胞内部，干预一些重要的细胞过程，从而达到杀菌作用Ｊ．而对于微生物来说，改变其细胞膜的组成和成分代价巨大，因此抗菌肽普遍具有比较低的抗药性，具有潜在的应用价值Ｊ．
ＰＧ一１＿１和Ｓｕｓｈｉ３＿ｌ等．对于这些抗菌肽而言，二聚体是其活性构象，而二聚体也可视为分子中含有２个活性序列．大部分抗菌肽具有两亲性结构，双活性序列使其两亲性加强，有助于生物活性的表现．因此，具有双活性序列的多肽可能具有更强的生物活性．本文设计了含有双活性序列的抗菌肽，研究双活性序列是否有助于提高抗菌肽的活性．鉴于多肽的化学合成成本，具备抗菌活性的短肽具有大批量生产的潜力，因此本文选取抗菌肽数据库（ｈｔｔｐ：／／ａｐｓ．ｕｎｍｃ．ｅｄｕ／ＡＰ／ｍａｉｎ．ｐｈｐ）中具有较短序列的多肽Ａｃ．ＲＲＷＷＲＦ．ＮＨ２（Ｃｏｍｂｉ．１）和Ａｃ．ＦＲＷＷＨＲ．ＮＨ２（Ｃｏｍｂｉ一２）作为活性序列．这２条多肽均为不对

新抗菌肽设计及活性与功能预测

ｄｏｔ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２４７５．２０１３．０２．０３４
ＤｅｓｉｇｎｏｆＮｅｗＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌＰｅｐｔｉｄｅｓａｎｄＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＩｔｓＡｃｔｉｖｉｔｙａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎ
２．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｅｅｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｉｒｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｉｎｈａ）
ＹＡＮＧＬｉ．ａｒ，ＺＨＡＮＧＲｉ－ｊｕｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｉｒｃｕｈｕｒｌａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；
ｒａｎｇｅｉｔｐｒｅｄｉｃｔｓａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｎｅｗｐｅｐｔｉｄｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．ｉｔｂｕｉｌｄｓｔｈｅｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｎｔｉｍｉｅｒｏｂｉａｌ

抗菌肽市场现状与发展趋势预测

抗菌肽市场现状与发展趋势预测抗菌肽是一类存在于动植物和微生物体内，具有抗菌和免疫调节功能的天然生物活性肽。

随着抗生素滥用及耐药性的不断增加，抗菌肽作为一种新型的抗菌药物备受关注。

本文将对抗菌肽市场的现状与未来发展趋势进行预测。

目前全球抗菌肽市场规模较小，但增长迅速。

根据市场研究机构的数据，2024年全球抗菌肽市场规模约为10亿美元，预计到2025年将增长至30亿美元。

亚洲地区目前是全球抗菌肽市场的主要消费地，占据了市场的40%份额，其次是北美和欧洲。

抗菌肽市场的主要驱动因素之一是抗生素耐药性的不断增加。

由于抗生素的滥用和误用，细菌对抗生素的抗药性不断增强，传统抗菌药物已经无法有效对抗耐药菌株。

抗菌肽作为一种具有广谱杀菌效果且难以产生耐药性的药物，受到了越来越多的关注。

另一个推动抗菌肽市场增长的因素是对生物活性肽研发的不断投入。

近年来，科学家们通过提取、合成和改造天然生物活性肽，已经取得了一些重要突破。

例如，抗菌肽的活性、稳定性和生物可用性得到了改善，同时也提高了其在体内的存活时间。

这些技术进步为抗菌肽的应用提供了更多的可能性。

未来几年，抗菌肽市场将面临一些挑战和机遇。

一方面，抗菌肽的研发和应用需要不断的技术突破和临床验证。

虽然已经有一些抗菌肽产品得到了临床应用，但其市场份额较小，仍然需要更多相关研究来证明其疗效和安全性。

另一方面，抗菌肽的生产成本相对较高，限制了其大规模生产和应用。

因此，降低生产成本将是抗菌肽市场发展的一个重要课题。

除了医药领域，抗菌肽在农业、食品加工和个人护理等领域也具有广阔的应用前景。

在农业领域，抗菌肽可以用于替代抗生素和农药，预防和治疗动物和植物的疾病，提高农产品的质量和产量。

在食品加工领域，抗菌肽可以作为天然防腐剂，延长食品的保鲜期。

在个人护理领域，抗菌肽可以应用于口腔护理、皮肤护理和纺织品等产品中，具有抑菌、消炎和抗氧化等功效。

综上所述，抗菌肽市场具有广阔的发展前景。

随着抗生素耐药性的不断增加，抗菌肽作为一种新型药物备受各方关注。

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用抗菌肽LL-37是人类自身产生的一种抗菌蛋白质，具有广泛的生物学活性及作用。

本文将从LL-37的生物学活性、作用机制、应用及研究进展等方面进行介绍。

抗菌肽LL-37在免疫系统中起着重要的作用，它可杀灭多种类型的细菌、真菌和病毒。

LL-37通过破坏微生物的细胞膜，干扰微生物的DNA和RNA合成，以及调节宿主免疫反应等方式发挥其抗菌作用。

LL-37还具有抗炎、促进伤口愈合、抗肿瘤等多种生物学活性。

研究表明，LL-37可以调控炎症反应，减轻急性和慢性炎症反应，促进组织修复和愈合，对于治疗皮肤炎症和溃疡等具有显著效果。

2. 抗菌肽LL-37的作用机制抗菌肽LL-37的作用主要是通过干扰微生物的细胞膜而导致其溶解和死亡。

LL-37与细菌的细胞膜之间的相互作用导致细菌膜的破坏和渗透性增加，最终导致细菌的溶解和死亡。

LL-37还可以影响细胞内的DNA和RNA合成，抑制微生物的生长和繁殖。

LL-37还可以调节宿主细胞的免疫反应，增强宿主的抗菌能力。

抗菌肽LL-37具有广泛的应用前景，目前已被广泛应用于医药领域。

LL-37可以作为新型抗菌药物，用于治疗各种感染性疾病，如皮肤感染、呼吸道感染、泌尿系统感染等。

LL-37还可以用于治疗炎症性疾病、免疫系统疾病和肿瘤等。

最近的研究表明，LL-37还具有一定的抗病毒活性，可以用于治疗病毒感染性疾病。

LL-37还可以用于医疗器械的表面涂层，防止细菌和真菌的感染。

在研究方面，科学家们还在继续深入研究LL-37的作用机制、结构特征以及生物学活性。

他们希望通过进一步的研究，发现更多LL-37的生物学活性，并开发更多的LL-37衍生物，以满足临床上的需求。

抗菌肽LL-37具有广泛的生物学活性及作用，包括抗菌、抗炎、促进愈合等作用。

LL-37的应用前景广阔，已经在医学领域取得了一定的成果，研究工作还在不断进行中，相信LL-37将会成为未来医学领域的重要武器。

抗菌肽原理和作用机理简介

抗菌肽（一）背景：抗菌肽具有抗菌谱广、热稳定性强、分子量小及免疫原性小等特点，其杀菌机制独特，病原菌不易产生耐药性，有望开发成新一代肽类抗生素。

但部分抗菌肽具有空间结构不稳定、溶血活性等特点，限制了临床应用。

（二）研究目的：设计或改造天然抗菌肽，提高抗菌活性的基础上消除其溶血活性，促进抗菌肽在医药上的应用，有望开发成新型抗菌药物，为解决病原菌对传统抗生素日益增强的耐药性问题提供新的途径。

（三）新产品开发：医疗器械、新型抗菌药物（四）抗菌肽作用模型：将抗菌肽杀死细菌过程分为以下3个步骤：首先抗菌肽的多聚体与细胞膜相互吸引使其结合到膜上；其次抗菌肽疏水的C末端插入膜中,而形成两亲α-螺旋的N端留在膜界面上；最后两亲性的α-螺旋插入质膜，在质膜上形成较大孔洞，从而使细菌细胞死亡[3]。

（五）抗菌肽结构与功能：目前已经发现的抗菌肽几乎所有都含有大量带正电荷的氨基酸, 在本质上都是阳离子型的; 在抗菌肽高级结构中, 按照肽链结构可分为 4 类: 即A- 螺旋、B- 折叠、环形、伸展性结构[ 2]。

无论抗菌肽是以A- 螺旋、B- 折叠还是环形形式出现, 两亲结构(具有两个表面, 一个亲水、一个疏水) 是其共同特征。

1、抗菌肽一级结构：抗菌肽N端富含亲水性氨基酸残基，如赖氨酸、精氨酸；C端富含疏水性氨基酸残基，如丙氨酸、甘氨酸，且通常酰胺化。

这种两亲性是抗菌肽具有抗菌活性的关键原因之一。

2、抗菌肽二级结构：2.1α-螺旋结构抗菌肽：α- 螺旋抗菌肽分子通过其两性α- 螺旋上的正电荷与细菌细胞质膜磷脂分子上负电荷之间的静电吸引而结合在质膜上, 紧接着抗菌肽分子的疏水段借助于分子中AGP 连接的柔性插入到质膜中, 然后抗菌肽分子两性α- 螺旋也插入到质膜中, 这样就破坏了脂质双分子层原有的有序结构, 由于α- 螺旋的两亲性使抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集在一起, 从而在膜上形成离子通道, 细菌最终不能保持正常渗透压而致死[5, 6]。

抗菌肽的研究进展及展望

抗菌肽的研究进展及展望抗菌肽是一类广泛存在于自然界的小分子肽链，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等多重生物活性。

由于其广谱抗菌特性以及相对较低的抗菌耐药性，抗菌肽在医药领域具有重要的应用前景。

本文将对抗菌肽的研究进展及展望进行探讨。

目前，研究人员已经发现了大量具有抗菌活性的抗菌肽，并通过调整肽链序列、引入非天然氨基酸以及合成模拟多肽等方法改良抗菌肽的抗菌活性和稳定性。

此外，抗菌肽也被用于开发新型抗菌药物。

近年来，一些研究表明抗菌肽对多重抗药菌株具有抗菌活性，且不易出现明显的抗药性。

这使得抗菌肽在抗菌药物研究中表现出重要的开发潜力。

尽管已有大量的抗菌肽被发现与研究，但目前仍然存在一些问题和挑战。

首先，抗菌肽的抗菌活性与毒性之间的平衡仍然是一个难题。

一方面，为了提高抗菌肽的抗菌活性，研究人员通常需要增加其亲水性和溶解度，但这往往会导致抗菌肽的毒性增加。

另一方面，降低其毒性又会影响其抗菌活性。

因此，如何在保持抗菌活性的同时降低抗菌肽的毒性仍然是一个需要解决的问题。

其次，抗菌肽的机制研究仍然不够深入。

目前已有一些关于抗菌肽靶向细胞膜的机制研究，但抗菌肽的其他作用机制目前还不清楚。

进一步研究抗菌肽与靶菌细胞之间的相互作用机制，将有助于揭示其抗菌活性的底层原理，并指导对抗菌肽的结构优化和药物开发。

此外，抗菌肽的应用范围还可以进一步扩展。

目前，抗菌肽主要应用于抗菌药物领域，但其在其他领域的应用潜力也值得关注。

比如，抗菌肽可以用作食品保鲜剂，用于制造具有抗菌功能的材料以及开发抗菌肽药物的新途径等。

综上所述，抗菌肽是一类具有广泛生物活性的分子，具有重要的应用前景。

尽管目前仍存在一些问题和挑战，但随着对抗菌肽研究的深入和技术的发展，相信抗菌肽将在未来的医药领域发挥更大的作用。

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用抗菌肽LL-37是一种由人体免疫系统产生的抗菌蛋白质，具有广泛的抗菌活性和免疫调节作用。

本文将从LL-37的生物学活性、作用机制、临床应用和研究进展等方面进行介绍，以全面展现这一抗菌肽的重要作用。

一、抗菌肽LL-37的生物学活性抗菌肽LL-37主要由人类白细胞缺乏素15（hCAP-18）蛋白的C端产生，其分子量约为4.5kDa。

LL-37具有多种生物学活性，包括抗菌、抗病毒、抗真菌、抗寄生虫、细胞毒效应和免疫调节等。

具体包括：1.抗菌活性：LL-37能够杀死多种细菌，包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

研究表明，LL-37对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等多药耐药菌也具有抗菌作用。

2.抗真菌活性：LL-37对念珠菌、肺炎支原体和疟原虫等真菌寄生虫也具有抗菌活性。

3.抗病毒活性：LL-37对多种病毒，如艾滋病病毒（HIV）、乙肝病毒（HBV）、丙肝病毒（HCV）和人类乳头瘤病毒（HPV）等具有抗病毒活性。

4.免疫调节：LL-37通过调节炎症反应和免疫细胞活性，参与了宿主的免疫防御和修复过程。

二、抗菌肽LL-37的作用机制抗菌肽LL-37的作用机制主要包括破坏细菌膜、调节炎症反应、干扰病毒感染和调控免疫细胞功能等。

1.破坏细菌膜：LL-37主要通过破坏细菌的细胞膜结构，使其发生渗透性增加、蛋白质失调和DNA损伤，最终导致细菌的死亡。

2.调节炎症反应：LL-37能够调节宿主的炎症反应，减少炎症介质的释放和炎症细胞的浸润，从而减轻组织损伤和炎症反应。

3.干扰病毒感染：LL-37通过与病毒颗粒结合，阻断病毒进入宿主细胞，从而抑制病毒的复制和传播。

4.调控免疫细胞功能：LL-37能够影响多种免疫细胞的功能，如刺激单核细胞和巨噬细胞的吞噬作用、调节T细胞的活化和分化、以及增强自然杀伤细胞的杀伤活性等。

三、抗菌肽LL-37的临床应用由于其广泛的抗菌活性和免疫调节作用，抗菌肽LL-37在临床上具有重要的应用价值。

新型抗菌肽KR-1的设计、筛选及抗菌活性评价

摘要：目的构建高活性、低毒性的新型抗菌肽，对其抗变异链球菌及其他口腔致病菌的活性进行评价，探讨其在防治龋病中的潜在应用价值。方法以天然抗菌肽 Histatins5 的类似物 Dhvar4 为模版合成新型抗菌肽 KR-1、KR-2。通过所设计抗菌肽对变异链球菌的最小抑菌浓度（MIC）实验，兔血红细胞溶血试验以及 CCK-8 法，筛选出高活性、低毒性的目标抗菌肽；使用 96 孔板培养变异链球菌生物膜，分为实验组（用浓度梯度为 0.6×、0.8×、1×、2×MICs 的 KR-1 进行处理）与阳性对照组（用浓度梯度为 0.6×、0.8×、1×、2×MICs 的洗必泰进行处理），通过结晶紫染色定量法观察生物膜量的改变；使用 10×MIC 浓度 KR-1 作用于变异链球菌生物膜后通过激光共聚焦显微镜观察结构的改变；通过 KR-1 作用口腔链球菌后杀菌所需的时间探讨目标抗菌肽对口腔链球菌的抗菌效率。结果实验测得 KR-1 及 KR-2 的 MIC 分别为 3.2 μmol/L 和 12.8 μmol/L，有效浓度下，兔血红细胞溶血率分别为 0.35%和 48.8%，24 h 牙龈成纤维细胞存活率分别为 72.96 %和 21.94 %，将活性较高、生物相容性较好的 KR-1 作为目标抗菌肽；经结晶紫染色后测定 KR-1的50%生物膜最小抑制浓度（MBIC50）低于1.92 μmol/L，且浓度为2.56 μmol/L时效果优于阳性对照组洗必泰（P=0.001），共聚焦显微镜下观察可见经KR-1处理后生物膜结构疏松；KR-1在5 min内可杀灭约90%细菌。结论 KR-1 抗菌肽具有较强的抗菌活性和较低的毒性，且有良好的抗变异链球菌生物膜作用。关键词：抗菌肽；变异链球菌；生物膜
近年来起一定的毒性和副作用，导致菌群失衡和抗生素耐药性的发生［5］。抗菌肽是广泛存在于生物体天然免疫防御系统的一类小分子多肽类物质，具有较强的生物活性，不仅可杀灭革兰氏阳性/阴性细菌、真菌、病毒，而且对传统抗生素耐药菌亦有较好的抑制作用［6］。与传统抗生素不同，抗菌肽通过物理正负电性相互吸引的作用，正电性的抗菌肽与表面带负电的细菌细胞膜结合，破坏其完整性，使胞内容物泄漏，导致细胞死亡［7-8］。抗菌肽独特的抗菌机制使其不易产生耐药性，对某些耐药性较强的病原微生物也可发挥一定的杀菌或抑菌作用。

合成抗菌肽的设计与应用

合成抗菌肽的设计与应用第一章：引言随着抗生素的广泛使用以及抗生素抵抗性问题的加剧，新型抗菌剂的研发成为迫在眉睫的任务。

抗菌肽作为一种天然存在且抗菌谱广泛的生物活性物质，因其可抑制细菌和真菌的生长而逐渐引起了学术界和产业界的关注。

本文将介绍合成抗菌肽的设计与应用，其中包括抗菌肽的结构与功能、合成抗菌肽的方法、常用合成抗菌肽及其应用、以及合成抗菌肽未来的发展方向。

第二章：抗菌肽的结构与功能抗菌肽是一类小分子蛋白质，一般由20~50个氨基酸残基组成，具有以下几个结构特点：1.多样的氨基酸序列。

不同类型的抗菌肽氨基酸序列不同，决定了其不同的抗菌活性。

2.高度电荷的特性。

抗菌肽通常带有正电荷或负电荷的氨基酸，使其与细菌、真菌等带有负电荷的细胞膜或壁发生作用，破坏细胞膜结构并导致细胞死亡。

3.α-螺旋结构。

部分抗菌肽中存在α-螺旋结构，这种结构对其抗菌活性和稳定性具有重要影响。

抗菌肽的主要功能为抑制细菌、真菌等微生物的生长，同时还具有调节免疫系统、促进伤口愈合等作用。

第三章：合成抗菌肽的方法目前，合成抗菌肽的主要方法包括以下几种：1.化学合成法。

该方法通常利用固相合成技术进行合成，需要具备一定的化学合成技术水平。

2.基因工程技术。

该方法通过基因重组技术，在真核或质粒系统中，利用生物学合成技术进行合成。

3.聚合物杂化法。

该方法通过将抗菌肽与聚合物材料杂化，可以提高其抗菌性和稳定性。

4.酶促合成法。

该方法利用酶促合成技术，通过酶催化反应实现抗菌肽的合成。

其中，化学合成法是最常用的方法之一，具有反应条件温和、操作简便、适用范围广等优点，但其中还涉及到保护反应、剥离反应、聚合构筑以及大量反应物的使用等问题需要解决。

第四章：常用合成抗菌肽及其应用常用的合成抗菌肽主要包括两大类：一是天然抗菌肽的合成；二是合成抗菌肽的改良。

1.天然抗菌肽的合成天然抗菌肽最主要的优点是含有天然生物活性，具有比合成抗菌肽更多的抗菌作用。

常用的天然抗菌肽包括链霉菌素、防御素、棕榈酸α-胺基酸等。

抗菌肽的优化改造及其在感染治疗中的应用

抗菌肽的优化改造及其在感染治疗中的应用正文：1. 引言抗菌肽是一类广泛存在于生物体内的天然抗菌分子，其拥有广谱抗菌活性、快速杀菌作用和低概率导致耐药性等优点。

随着抗生素耐药性问题的日益严重，抗菌肽作为一种新型抗菌药物备受关注。

本课题旨在优化改造抗菌肽，并探索其在感染治疗中的应用，以期助力抗菌肽的临床应用及其在临床治疗中的效果。

2. 现状分析2.1 抗菌肽的特点抗菌肽是一类长度较短的肽链，通常由20-50个氨基酸残基组成。

它们可通过破坏细菌细胞膜结构、干扰蛋白合成等机制发挥抗菌作用。

抗菌肽还具有自身免疫调节、抗炎作用等特点，为广泛应用于感染治疗提供了潜力。

2.2 抗菌肽的优点抗菌肽具有广谱抗菌活性，对多种细菌、真菌和病毒具有杀菌作用。

抗菌肽可作为天然的免疫分子，提高机体免疫力，对治疗感染具有综合治疗效果。

2.3 抗菌肽的现有应用抗菌肽已经应用于体外消毒、食品保鲜及杀菌、特定感染的治疗等领域。

然而，其临床应用仍面临一系列挑战，例如缺乏系统的抗菌肽设计方法、短半衰期和易引起毒副作用等问题。

3. 存在问题3.1 结构稳定性问题抗菌肽结构不稳定导致其临床应用受限。

常见问题包括易受胶质酶降解、易降解和易受抑制等。

这些问题降低了药物在体内的耐受性和持续的抗菌活性。

3.2 耐药性问题抗菌肽的广谱抗菌活性存在一定的抗菌肽耐药性问题。

细菌通过改变细胞膜电荷、改变细菌膜脂质组成等途径逐渐发展抗菌肽耐药性。

3.3 毒副作用问题高浓度的抗菌肽可能引发一系列毒副作用，例如肾毒性、肺毒性和免疫毒性等。

研究如何减少抗菌肽的毒副作用至关重要。

4. 对策建议4.1 结构优化通过结构优化可以提高抗菌肽的稳定性，减缓其在体内的降解过程。

例如采用化学修饰方法，如氨基酸取代和引入螺旋结构，以增加抗菌肽的稳定性和抗菌活性。

还可以利用纳米技术将抗菌肽载药，以提高其肿瘤特异性杀菌效果。

4.2 抗药性对策研究如何克服抗菌肽的耐药性问题对于其临床应用至关重要。

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用

抗菌肽LL-37的生物学活性及其作用抗菌肽LL-37是一种在人体中由白细胞生成的抗菌物质，具有多种生物学活性以及广泛的免疫调节作用。

它是由一个41个氨基酸组成的多肽链构成，具有强大的抗菌和抗病毒能力，可以有效清除多种细菌和病毒，并对免疫系统的调节起到重要作用。

近年来，LL-37的研究受到了广泛关注，其生物学活性及作用机制也逐渐被揭示。

本文将就LL-37的生物学活性及其作用进行详细介绍。

一、LL-37的生物学活性2. 抗病毒作用除了抗菌作用外，LL-37还具有一定的抗病毒活性。

研究表明，LL-37可以干扰病毒的复制和感染过程，对病毒如HPV（人类乳头瘤病毒）、HIV（人类免疫缺陷病毒）等具有一定的抑制作用。

这种抗病毒活性使得LL-37在免疫防御中的作用更加全面。

3. 免疫调节作用LL-37不仅具有直接的抗菌和抗病毒作用，还可以通过调节免疫应答来增强机体的免疫功能。

研究表明，LL-37可以促进抗原呈递细胞的成熟和活化，增强其对抗原的识别和清除能力；它还可以调节巨噬细胞和树突状细胞的活性，增强它们对病原体的吞噬和杀灭能力。

这些免疫调节作用使得LL-37在免疫防御中发挥了重要作用。

4. 促进伤口愈合除了免疫调节作用外，LL-37还可以促进伤口愈合。

研究发现，LL-37可以促进皮肤细胞的增殖和迁移，加速伤口的愈合过程。

这使得LL-37不仅在免疫防御中起到了重要作用，同时也具有一定的临床应用前景。

二、LL-37的作用机制1. 破坏细菌细胞膜LL-37通过与细菌细胞膜中的负电荷的成分结合，导致细胞膜的破坏和渗透，最终引起细菌的溶解和死亡。

这种作用机制使得LL-37具有强大的抗菌活性。

2. 调节免疫应答LL-37可以通过与受体（如TLR-4和CXCR2等）结合，激活多种信号通路，调节免疫应答的发生和发展。

这一过程涉及到多种细胞因子和炎症介质的释放，对机体的免疫应答起到了重要调节作用。