具有双活性序列的新型抗菌肽的设计及性质
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Ｖｏ １ ． ３ ４
２ ０ １ ３年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥ Ｓ Ｅ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｉ Ｅ Ｓ
Ｎｏ ． ５
１ １ ６ ６ ～１ １ ７ ３
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ７ ５ ０ ３ ／ ｃ ｊ ｃ ｕ ２ ０ １ ； Ｒ ９ ６ ６ 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 ３ Ｏ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（ Ａ Ｍ Ｐ ｓ ） 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 Ｉ ４ Ｊ ．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 ．
Ｐ Ｇ 一 １ ＿ １ 和 Ｓ ｕ ｓ ｈ ｉ ３ ＿ 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 （ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ａ ｐ ｓ ． ｕ ｎ ｍ ｃ ． ｅ ｄ ｕ ／ Ａ Ｐ ／ ｍ ａ ｉ ｎ ． ｐ ｈ ｐ ） 中具有较短序列的 多肽 Ａ ｃ ． Ｒ Ｒ ＷＷＲ Ｆ ． Ｎ Ｈ ２ （ Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． １ ）和 Ａ ｃ ． Ｆ Ｒ ＷＷＨ Ｒ． Ｎ Ｈ ２ （ Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 ２ ） 作为 活性 序列 ．这 ２条 多肽均 为不 对
了多肽与细菌 细胞膜 中一种 重要 的成分 磷脂酰 甘油 （ Ｄ Ｍ Ｐ Ｇ ） 的结合能．结果 表明 ，多肽－ Ｄ ＭＰ Ｇ 的结合 能与
多肽 的杀 菌活性具有较 高的相关性 ， 线性和环状多肽与 Ｄ Ｍ Ｐ Ｇ的结合 能大于 短链肽．线性 和环状多肽 均含 有 ２个活性序列 ， 可提供 多个 荷正电氨 基酸与荷负电的磷脂结合 ， 结合能较大 ， 杀菌活性较 强．采用 模拟生 物膜 对其 中几 条多肽的作用 机理进行 了初 步研 究．结 果表 明 ， 该类 多肽有 可能使正 常哺乳 动物细胞 的细胞 膜产 生孔 洞 ； 而对于细菌细胞膜 ， 多肽并未在膜上产生 明显孔洞 ，而是引起了细菌细胞膜 的聚集 ． 关键词 抗 菌肽 ； 杀菌活性 ；多肽一 磷脂相互作用 ； 计算模拟
４ ．河南工业大学化学化 工学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ５ ２）
摘 要 设计合成 了具有 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 、细胞毒性及 溶血性．结果表明 ，线性 肽和环状肽 的杀菌 活性 高于短链肽 ．利用计算 模拟 的方 法计 算
根 据天然 抗 菌肽 的特性 进行设 计是 发现 新抗 菌肽 的重要 途 径 ．研究 表 明 ， 很 多含 有 多个 活性 片 段 的 多肽具 有较 高 的生 物 活性 ， 如 ＷＬ Ｂ Ｕ ２ Ｊ ， Ｖ ４ Ｊ ， Ｔ ｒ ｉ ｔ ｒ ｐ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ的对称模 拟 肽 和 Ｇ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｉ ｄ ｉ ｎ Ｓ 【 １ １ ］ 等． 此外 ， 很 多抗 菌肽 在溶 液 中是单 体 ，与生物 膜相 结合 时形 成 两亲 的二 聚体 ，如 Ｐ ｅ ｘ ｉ ｇ ａ ｎ ａ ｎ （ ＭＳ Ｉ － ７ ８ ） ，
具 有 双 活 性 序 列 的 新 型 抗 菌 肽 的 设 计 及 性 质
于岚岚 ， 毛烨炫 ， 白希希 ， 冉 瑜 ， 李爱 荣 ， 朱艳艳 ， 于 斐。 ， 屈凌波 ＇
（ １ ．郑州大学化学与分子工程学院 ， ２ ．药学院 ， ３ ．公共卫生学院 ，郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ；
Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２作为活性序列， 参照 Ｖ ４的结构 设计出具有双活性序列的多肽 ， 测试了其杀菌活性 、 毒性 、
溶血性及与模拟生物膜的相互作用 ， 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
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — １ ５ ．
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ 批准号 ： ２ １ ０ ０ ２ ０ ９ ３ ） 、 教育部 留学 回国人员科研启 动基金 、 中国博士后科学基金资助 联 系人简介 ： 于岚岚， 女， 博 士， 讲师 ， 主要从事生物分析研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｙ ｕ ｌ ａ ｎ ｌ ａ ｎ ＠Ｚ Ｚ Ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 屈凌波 ， 男， 博士 ， 教授 ， 主要从事分析化学研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｑ ｕ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ＠Ｚ Ｚ Ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
称序列 ， 为加强多肽 的两亲性 ， 需将 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． ２的序列颠倒 ， 逆序 的抗菌肽是否仍有活性尚不 清楚 ， 因此本文考察了逆序的 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２的活性． 将Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２ 及逆序 的 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － １ 和
２ ０ １ ３年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥ Ｓ Ｅ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｉ Ｅ Ｓ
Ｎｏ ． ５
１ １ ６ ６ ～１ １ ７ ３
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ７ ５ ０ ３ ／ ｃ ｊ ｃ ｕ ２ ０ １ ； Ｒ ９ ６ ６ 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 ３ Ｏ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（ Ａ Ｍ Ｐ ｓ ） 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 Ｉ ４ Ｊ ．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 ．
Ｐ Ｇ 一 １ ＿ １ 和 Ｓ ｕ ｓ ｈ ｉ ３ ＿ 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 （ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ａ ｐ ｓ ． ｕ ｎ ｍ ｃ ． ｅ ｄ ｕ ／ Ａ Ｐ ／ ｍ ａ ｉ ｎ ． ｐ ｈ ｐ ） 中具有较短序列的 多肽 Ａ ｃ ． Ｒ Ｒ ＷＷＲ Ｆ ． Ｎ Ｈ ２ （ Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． １ ）和 Ａ ｃ ． Ｆ Ｒ ＷＷＨ Ｒ． Ｎ Ｈ ２ （ Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 ２ ） 作为 活性 序列 ．这 ２条 多肽均 为不 对
了多肽与细菌 细胞膜 中一种 重要 的成分 磷脂酰 甘油 （ Ｄ Ｍ Ｐ Ｇ ） 的结合能．结果 表明 ，多肽－ Ｄ ＭＰ Ｇ 的结合 能与
多肽 的杀 菌活性具有较 高的相关性 ， 线性和环状多肽与 Ｄ Ｍ Ｐ Ｇ的结合 能大于 短链肽．线性 和环状多肽 均含 有 ２个活性序列 ， 可提供 多个 荷正电氨 基酸与荷负电的磷脂结合 ， 结合能较大 ， 杀菌活性较 强．采用 模拟生 物膜 对其 中几 条多肽的作用 机理进行 了初 步研 究．结 果表 明 ， 该类 多肽有 可能使正 常哺乳 动物细胞 的细胞 膜产 生孔 洞 ； 而对于细菌细胞膜 ， 多肽并未在膜上产生 明显孔洞 ，而是引起了细菌细胞膜 的聚集 ． 关键词 抗 菌肽 ； 杀菌活性 ；多肽一 磷脂相互作用 ； 计算模拟
４ ．河南工业大学化学化 工学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ５ ２）
摘 要 设计合成 了具有 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 、细胞毒性及 溶血性．结果表明 ，线性 肽和环状肽 的杀菌 活性 高于短链肽 ．利用计算 模拟 的方 法计 算
根 据天然 抗 菌肽 的特性 进行设 计是 发现 新抗 菌肽 的重要 途 径 ．研究 表 明 ， 很 多含 有 多个 活性 片 段 的 多肽具 有较 高 的生 物 活性 ， 如 ＷＬ Ｂ Ｕ ２ Ｊ ， Ｖ ４ Ｊ ， Ｔ ｒ ｉ ｔ ｒ ｐ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ的对称模 拟 肽 和 Ｇ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｉ ｄ ｉ ｎ Ｓ 【 １ １ ］ 等． 此外 ， 很 多抗 菌肽 在溶 液 中是单 体 ，与生物 膜相 结合 时形 成 两亲 的二 聚体 ，如 Ｐ ｅ ｘ ｉ ｇ ａ ｎ ａ ｎ （ ＭＳ Ｉ － ７ ８ ） ，
具 有 双 活 性 序 列 的 新 型 抗 菌 肽 的 设 计 及 性 质
于岚岚 ， 毛烨炫 ， 白希希 ， 冉 瑜 ， 李爱 荣 ， 朱艳艳 ， 于 斐。 ， 屈凌波 ＇
（ １ ．郑州大学化学与分子工程学院 ， ２ ．药学院 ， ３ ．公共卫生学院 ，郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ；
Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２作为活性序列， 参照 Ｖ ４的结构 设计出具有双活性序列的多肽 ， 测试了其杀菌活性 、 毒性 、
溶血性及与模拟生物膜的相互作用 ， 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
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — １ ５ ．
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ 批准号 ： ２ １ ０ ０ ２ ０ ９ ３ ） 、 教育部 留学 回国人员科研启 动基金 、 中国博士后科学基金资助 联 系人简介 ： 于岚岚， 女， 博 士， 讲师 ， 主要从事生物分析研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｙ ｕ ｌ ａ ｎ ｌ ａ ｎ ＠Ｚ Ｚ Ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 屈凌波 ， 男， 博士 ， 教授 ， 主要从事分析化学研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｑ ｕ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ＠Ｚ Ｚ Ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
称序列 ， 为加强多肽 的两亲性 ， 需将 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． ２的序列颠倒 ， 逆序 的抗菌肽是否仍有活性尚不 清楚 ， 因此本文考察了逆序的 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ． １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２的活性． 将Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ 一 １ 和Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － ２ 及逆序 的 Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ － １ 和