抗菌肽的制备和抗菌机制研究进展_李燕
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基因工程法获得抗菌肽是从生物的基因组中分 离 出 抗 菌 肽 的 目 的 基 因 ，通 过 对 这 段 基 因 的 克 隆 ，把 它 连 接 到 特 定 的 载 体 上 ，然 后 转 化 到 受 体 细 胞 中 ，通 过细胞表达从 而 获 得 目 的 抗 菌 肽。Ｘｉｅ等 通 ［７］ 过 基 因工程法获得 了 抗 菌 肽 ＯＧ２。Ｙａｎｇ 等 将 ［８］ 抗 菌 肽 ｃｅｃｒｏｐｉｎ ＡＤ（ｃｅｃｒｏｐｉｎ ＡＤ，ＣＡＤ）与 阳 离 子 类 弹 性 蛋 白 （ｃａｔｉｏｎｉｃ ｅｌａｓｔｉｎ－ｌｉｋｅ ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅｓ，ＣＥＬＰ）融 合表达，获得了抗菌肽 ＣＡＤ。 基 因 工 程 法 可 以 获 得 大量的抗菌肽 且 成 本 低，但 是 基 因 工 程 法 获 得 的 抗 菌肽的二三级 结 构 可 能 和 天 然 抗 菌 肽 不 太 一 致，其 抑菌活力和天然抗菌肽存在差异。而且有些抗菌肽 会导致受体细 胞 的 自 杀 行 为，所 以 在 实 际 操 作 中 也 存在一定的难题。 １．４ 酶 解 法
化学合成 可获得高杀菌效果的抗菌肽 成本高，污染环境
基因工程 成本低，可获得大量抗菌肽 影响抗菌活性，存在自杀行为
酶解
环保，条件易控制，得率高 副产物不易除去
２ 抗 菌 肽 的 抗 菌 机 制
迄 今 为 止 ，在 抗 菌 机 制 模 型 中 ，有 些 模 型 提 出 抗 菌肽插入膜提高 了 双 层 膜 的 通 透 性［１０］，随 后 有 些 机 制侧重在生物膜磷脂分子的固有特征和动态性质， 特别是抗菌肽 的 插 入 导 致 膜 缺 损，使 得 抗 菌 肽 可 以 和内部的分子作用 。 ［１１－１３］ 不同抗菌肽 的 分 子 作 用 机 制不同，还 没 有 涵 盖 所 有 抗 菌 肽 作 用 机 理 的 理 论。 目前存在 的 作 用 机 理 有 以 下 几 种［１４］：破 环 细 胞 膜， 抑制细胞呼吸，抑制细 胞 壁 形 成 等 （见 表 ２），理 解 抗 菌肽的分子作用机制对开发新的药物非常重要 。 ［１５］ ２．１ 破 坏 细 胞 膜
摘 要：目前，所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病菌株，病原菌的抗药性问 题 已 经 日 益 严 重 地 威 胁 着 人 们的健康。开发全新类型的抗生素是解决抗药性问题的一条有效途径。抗菌肽具有广谱抗菌性、抗菌 活 性 高、种 类 多等优点，成为传统抗生素的理想替代药物。抗菌肽的来 源 非 常 广 泛，如 植 物、动 物、微 生 物 等；不 同 抗 菌 肽 的 作 用 机 制 及 其 研 究 方 法 也 有 显 著 的 差 异 。 本 文 就 抗 菌 肽 的 制 备 、抗 菌 机 制 和 研 究 抗 菌 机 制 的 方 法 做 一 概 述 。 关 键 词 ：抗 菌 肽 ；抗 菌 机 制 ；细 胞 膜 中 图 分 类 号 Ｑ９３ 文 献 标 志 码 Ａ ＤＯＩ １０．７５０７／１００１－５５１５．２０１５００８４
化 学 合 成 抗 菌 肽 ，需 要 已 知 抗 菌 肽 序 列 ，通 过 人 工的方式把氨 基 酸 残 基 连 接 起 来，从 而 进 行 抗 菌 效 果的研究，研究 人 员 往 往 通 过 对 抗 菌 肽 的 某 些 氨 基 酸进行删减替换或者片段的拼接修改来获得高杀菌 效果的抗菌肽 。 ［６］ 但是由于化学 合 成 抗 菌 肽 对 合 成 肽的长度有限 制，而 且 也 涉 及 到 大 量 有 机 溶 剂 的 使 用，所以利用化 学 合 成 法 合 成 抗 菌 肽 进 行 产 业 化 非 常困难。 １．３ 基 因 工 程 法
１．１ 天 然 抗 菌 肽 抗菌肽存在于 天 然 生 物 中，但 在 天 然 生 物 组 织
中的含量很低，难 以 提 取 足 够 的 天 然 肽 进 行 结 构 鉴 定、生物学分析 和 临 床 研 究 是 获 得 天 然 抗 菌 肽 的 一 大障碍［５］。依据 从 天 然 生 物 中 提 取 抗 菌 肽 的 工 序： 浸提、吸附、洗脱、盐 析、凝 胶 过 滤、离 子 交 换 层 析 和 反相层析，每一步 纯 化，样 品 都 会 至 少 损 失 １０％，因 此从天然生物 组 织 中 提 取 抗 菌 肽 存 在 得 率 低，成 本 高 的 缺 点 ，利 用 这 种 方 法 进 行 大 规 模 生 产 受 到 限 制 。 同时，在提 取 抗 菌 肽 的 过 程 中，需 要 利 用 大 量 的 强 酸、强碱和有机试剂，会对环境造成污染。 虽然目前 研 究 人 员 相 继 从 细 菌 、真 菌 、植 物 、昆 虫 、两 栖 动 物 和 人体中发现并分离了２ ０００多 种 抗 菌 肽，但 想 满 足 行 业和消费者需 要，还 需 进 一 步 发 现 抗 菌 肽 含 量 丰 富 的天然生物组织来源和改进分离纯化方法。 １．２ 化 学 合 成 法
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ａｌｌ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ ｈａｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｒｕｇ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ ｓｔｒａｉｎｓ， ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｔｈｒｅａｔ ｔｏ ｐｅｏｐｌｅ′ｓ ｈｅａｌｔｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｎｅｗ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｂｉｏｔ－ ｉｃｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓｓｕｅ．Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｂｒｏａｄ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉ－ ａｌ ａｎｄ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｗｉｌｄ ｖａｒｉｅｔｙ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ．Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐ－ ｔｉｄｅｓ ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｌａｎｔｓ，ａｎｉｍａｌｓ，ａｎｄ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｌｓｏ ｖａｒｙ ｄｒａｍａｔｉｃａｌ－ ｌｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｇｉｖｅ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｎｔｉｍｉ－ ｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ；ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
表 １ 抗 菌 肽 制 备 方 法 的 优 缺 点
Ｔａｂ．１ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ
制备方法
优点
缺点
天然提取 分离种类多，具有天然活性 得率低，成本高，污染环境
１ 抗 菌 肽 的 制 备
获得抗菌 肽 的 方 法 有 四 种［５］：从 生 物 体 内 提 取 内源性抗菌肽；采 用 化 学 合 成 法 合 成 已 知 序 列 的 抗 菌 肽 ；通 过 基 因 工 程 的 办 法 获 得 抗 菌 肽 ；酶 解 法 获 得 抗菌肽。
４６６
生物医学工程学杂志
第 ３２卷
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ａｃｔｉｏｎ
ＬＩ Ｙａｎ ＷＡＮＧ Ｊｉａｒｏｎｇ ＳＵＮ Ｈｏｎｇｂｉｎ
（Ｈｉｇｈ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｈｅｉｆｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
引言
目前，抗生素滥 用 导 致 病 原 菌 产 生 耐 药 性 是 困 扰许多国家的 一 个 难 题，寻 找 新 型 抗 生 素 替 代 品 迫 在眉睫。抗菌肽因其优良的抗菌特性减少了传染病 的发病率，成 为 抗 生 素 的 理 想 替 代 品 。 ［１］ 抗 菌 肽 是 一类具有抗菌作用的小分子多肽，一般由 １２～５０ 个 氨基酸组成。目前已从自然界发现了两千多种抗菌 肽 。 抗 菌 肽 具 有 广 谱 抗 菌 性 ，可 杀 死 革 兰 氏 阳 性 菌 、 革兰氏阴性菌、真 菌 等。 根 据 抗 菌 肽 的 氨 基 酸 组 成 和结构特征可 分 为 四 类：α－螺 旋 结 构 的 抗 菌 肽 （ａｍ－ ｐｈｉｐａｔｈｉｃα－ｈｅｌｉｃａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ）、β－折 叠 型 的 抗 菌 肽 （β－ ｓｈｅｅｔ ｐｅｐｔｉｄｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）、具 有 环 链 结 构 的 抗 菌 肽 （ｐｅｐｔｉｄｅ ｗｉｔｈ ｌｏｏｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）和 伸 展 性 螺 旋 结 构 的
抗菌肽。 抗菌肽是宿主 免 疫 的 重 要 组 成 部 分，是 抵 御 细
菌感染的第一道防线，它一般是杀菌而不是抑 菌，而 抗生素一般是抑菌而不是 杀 菌 。 ［２］ 目 前 有 些 抗 菌 肽 用来治疗革兰氏阳性菌引起的感染已经进入临床二 期实验［３］，相比于传统抗生素，细 菌 对 抗 菌 肽 不 易 产 生抗性。抗菌肽 作 为 抗 菌 药 物 具 有 无 毒 副 作 用、无 残留、无污染等优点［４］，目前关 于 抗 菌 肽 的 制 备 和 抗 菌机理研究已广泛展开。
第 ３２ 卷 第 ２ 期 ２０１５ 年 ４ 月
生物医学工程学杂志 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１５
抗菌肽的制备和抗菌机制研究进展
李 燕 王嘉榕 综述 孙红宾△ 审校
（中科院 合肥物质科学研究院 强磁场科学中心，合肥 ２３００３１）
目前发现，破坏细胞 膜 的 抗 菌 肽 作 用 机 制 有 桶－ 板、地毯、环 形 孔 三 种 模 型 。 ［１６］ 三 种 模 型 都 是 使 膜 形成孔洞，从而杀死细胞，都存在抗菌肽与膜通过 静 电和疏水 作 用 结 合 的 过 程。Ｃｈｏ 等 阐 ［１７］ 明 抗 菌 肽 Ａｌａｍｅｔｈｉｃｉｎ聚集插入 细 胞 膜 中，形 成 桶－板 孔 洞，杀 死细 菌；Ｍａｇａｉｎｉｎ 具 有 双 亲 结 构，通 过 环 形 孔 模 型 机制作用 于 细 胞 膜［１８］；Ｄｅｒｍａｓｅｐｔｉｎ Ｓ 像 地 毯 一 样 聚集在细 胞 膜 表 面，从 而 引 起 细 胞 膜 损 伤，杀 死 细 胞 。 ［１９］ ２．２ 抑 制 细 胞 呼 吸
酶解法是通过食品级酶对某些利用率或生物效 价不高的农副产品的蛋白质进行水解获得抗菌肽。 利用蛋白水解 法 获 得 抗 菌 肽，不 仅 水 解 条 件 易 于 控 制，而且环保，大 量 研 究 表 明，采 用 酶 解 技 术 水 解 农 副产品和水产品等废弃物获得抗菌肽是大批量生产
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
抗菌肽最有前途的方法。而且这种方法在制备抗菌 肽中得到了广泛应用。但是蛋白水解法也存在一定 的 局 限 性 ，如 蛋 白 酶 本 身 的 水 解 效 率 ，蛋 白 酶 解 过 程 中的副产物等都会使得纯化得到目的抗菌肽的分离 效率降低。袁永俊等 利 ［９］ 用胃 蛋 白 酶 水 解 酪 蛋 白 制 备酪蛋白源抗菌肽。 综上所述，不 管 是 从 天 然 生 物 组 织 中 提 取 抗 菌 肽 ，还 是 通 过 生 物 或 化 学 的 方 法 制 备 抗 菌 肽 ，都 存 在 不足（见表 １），限 制 了 抗 菌 肽 行 业 的 发 展，因 此，绿 色、高效、高通量 的 抗 菌 肽 制 备 方 法 的 发 现 和 建 立， 是 抗 菌 肽 生 产 规 模 扩 大 ，成 本 降 低 的 关 键 。
化学合成 可获得高杀菌效果的抗菌肽 成本高，污染环境
基因工程 成本低，可获得大量抗菌肽 影响抗菌活性，存在自杀行为
酶解
环保，条件易控制，得率高 副产物不易除去
２ 抗 菌 肽 的 抗 菌 机 制
迄 今 为 止 ，在 抗 菌 机 制 模 型 中 ，有 些 模 型 提 出 抗 菌肽插入膜提高 了 双 层 膜 的 通 透 性［１０］，随 后 有 些 机 制侧重在生物膜磷脂分子的固有特征和动态性质， 特别是抗菌肽 的 插 入 导 致 膜 缺 损，使 得 抗 菌 肽 可 以 和内部的分子作用 。 ［１１－１３］ 不同抗菌肽 的 分 子 作 用 机 制不同，还 没 有 涵 盖 所 有 抗 菌 肽 作 用 机 理 的 理 论。 目前存在 的 作 用 机 理 有 以 下 几 种［１４］：破 环 细 胞 膜， 抑制细胞呼吸，抑制细 胞 壁 形 成 等 （见 表 ２），理 解 抗 菌肽的分子作用机制对开发新的药物非常重要 。 ［１５］ ２．１ 破 坏 细 胞 膜
摘 要：目前，所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病菌株，病原菌的抗药性问 题 已 经 日 益 严 重 地 威 胁 着 人 们的健康。开发全新类型的抗生素是解决抗药性问题的一条有效途径。抗菌肽具有广谱抗菌性、抗菌 活 性 高、种 类 多等优点，成为传统抗生素的理想替代药物。抗菌肽的来 源 非 常 广 泛，如 植 物、动 物、微 生 物 等；不 同 抗 菌 肽 的 作 用 机 制 及 其 研 究 方 法 也 有 显 著 的 差 异 。 本 文 就 抗 菌 肽 的 制 备 、抗 菌 机 制 和 研 究 抗 菌 机 制 的 方 法 做 一 概 述 。 关 键 词 ：抗 菌 肽 ；抗 菌 机 制 ；细 胞 膜 中 图 分 类 号 Ｑ９３ 文 献 标 志 码 Ａ ＤＯＩ １０．７５０７／１００１－５５１５．２０１５００８４
化 学 合 成 抗 菌 肽 ，需 要 已 知 抗 菌 肽 序 列 ，通 过 人 工的方式把氨 基 酸 残 基 连 接 起 来，从 而 进 行 抗 菌 效 果的研究，研究 人 员 往 往 通 过 对 抗 菌 肽 的 某 些 氨 基 酸进行删减替换或者片段的拼接修改来获得高杀菌 效果的抗菌肽 。 ［６］ 但是由于化学 合 成 抗 菌 肽 对 合 成 肽的长度有限 制，而 且 也 涉 及 到 大 量 有 机 溶 剂 的 使 用，所以利用化 学 合 成 法 合 成 抗 菌 肽 进 行 产 业 化 非 常困难。 １．３ 基 因 工 程 法
１．１ 天 然 抗 菌 肽 抗菌肽存在于 天 然 生 物 中，但 在 天 然 生 物 组 织
中的含量很低，难 以 提 取 足 够 的 天 然 肽 进 行 结 构 鉴 定、生物学分析 和 临 床 研 究 是 获 得 天 然 抗 菌 肽 的 一 大障碍［５］。依据 从 天 然 生 物 中 提 取 抗 菌 肽 的 工 序： 浸提、吸附、洗脱、盐 析、凝 胶 过 滤、离 子 交 换 层 析 和 反相层析，每一步 纯 化，样 品 都 会 至 少 损 失 １０％，因 此从天然生物 组 织 中 提 取 抗 菌 肽 存 在 得 率 低，成 本 高 的 缺 点 ，利 用 这 种 方 法 进 行 大 规 模 生 产 受 到 限 制 。 同时，在提 取 抗 菌 肽 的 过 程 中，需 要 利 用 大 量 的 强 酸、强碱和有机试剂，会对环境造成污染。 虽然目前 研 究 人 员 相 继 从 细 菌 、真 菌 、植 物 、昆 虫 、两 栖 动 物 和 人体中发现并分离了２ ０００多 种 抗 菌 肽，但 想 满 足 行 业和消费者需 要，还 需 进 一 步 发 现 抗 菌 肽 含 量 丰 富 的天然生物组织来源和改进分离纯化方法。 １．２ 化 学 合 成 法
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ａｌｌ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ ｈａｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｒｕｇ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ ｓｔｒａｉｎｓ， ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｔｈｒｅａｔ ｔｏ ｐｅｏｐｌｅ′ｓ ｈｅａｌｔｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｎｅｗ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｂｉｏｔ－ ｉｃｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｒｕｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓｓｕｅ．Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｂｒｏａｄ－ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉ－ ａｌ ａｎｄ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｗｉｌｄ ｖａｒｉｅｔｙ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ．Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐ－ ｔｉｄｅｓ ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｌａｎｔｓ，ａｎｉｍａｌｓ，ａｎｄ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｌｓｏ ｖａｒｙ ｄｒａｍａｔｉｃａｌ－ ｌｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｅ ｇｉｖｅ ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｎｔｉｍｉ－ ｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ；ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
表 １ 抗 菌 肽 制 备 方 法 的 优 缺 点
Ｔａｂ．１ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ
制备方法
优点
缺点
天然提取 分离种类多，具有天然活性 得率低，成本高，污染环境
１ 抗 菌 肽 的 制 备
获得抗菌 肽 的 方 法 有 四 种［５］：从 生 物 体 内 提 取 内源性抗菌肽；采 用 化 学 合 成 法 合 成 已 知 序 列 的 抗 菌 肽 ；通 过 基 因 工 程 的 办 法 获 得 抗 菌 肽 ；酶 解 法 获 得 抗菌肽。
４６６
生物医学工程学杂志
第 ３２卷
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｐｅｐｔｉｄｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ａｃｔｉｏｎ
ＬＩ Ｙａｎ ＷＡＮＧ Ｊｉａｒｏｎｇ ＳＵＮ Ｈｏｎｇｂｉｎ
（Ｈｉｇｈ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｈｅｉｆｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
引言
目前，抗生素滥 用 导 致 病 原 菌 产 生 耐 药 性 是 困 扰许多国家的 一 个 难 题，寻 找 新 型 抗 生 素 替 代 品 迫 在眉睫。抗菌肽因其优良的抗菌特性减少了传染病 的发病率，成 为 抗 生 素 的 理 想 替 代 品 。 ［１］ 抗 菌 肽 是 一类具有抗菌作用的小分子多肽，一般由 １２～５０ 个 氨基酸组成。目前已从自然界发现了两千多种抗菌 肽 。 抗 菌 肽 具 有 广 谱 抗 菌 性 ，可 杀 死 革 兰 氏 阳 性 菌 、 革兰氏阴性菌、真 菌 等。 根 据 抗 菌 肽 的 氨 基 酸 组 成 和结构特征可 分 为 四 类：α－螺 旋 结 构 的 抗 菌 肽 （ａｍ－ ｐｈｉｐａｔｈｉｃα－ｈｅｌｉｃａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ）、β－折 叠 型 的 抗 菌 肽 （β－ ｓｈｅｅｔ ｐｅｐｔｉｄｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）、具 有 环 链 结 构 的 抗 菌 肽 （ｐｅｐｔｉｄｅ ｗｉｔｈ ｌｏｏｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）和 伸 展 性 螺 旋 结 构 的
抗菌肽。 抗菌肽是宿主 免 疫 的 重 要 组 成 部 分，是 抵 御 细
菌感染的第一道防线，它一般是杀菌而不是抑 菌，而 抗生素一般是抑菌而不是 杀 菌 。 ［２］ 目 前 有 些 抗 菌 肽 用来治疗革兰氏阳性菌引起的感染已经进入临床二 期实验［３］，相比于传统抗生素，细 菌 对 抗 菌 肽 不 易 产 生抗性。抗菌肽 作 为 抗 菌 药 物 具 有 无 毒 副 作 用、无 残留、无污染等优点［４］，目前关 于 抗 菌 肽 的 制 备 和 抗 菌机理研究已广泛展开。
第 ３２ 卷 第 ２ 期 ２０１５ 年 ４ 月
生物医学工程学杂志 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１５
抗菌肽的制备和抗菌机制研究进展
李 燕 王嘉榕 综述 孙红宾△ 审校
（中科院 合肥物质科学研究院 强磁场科学中心，合肥 ２３００３１）
目前发现，破坏细胞 膜 的 抗 菌 肽 作 用 机 制 有 桶－ 板、地毯、环 形 孔 三 种 模 型 。 ［１６］ 三 种 模 型 都 是 使 膜 形成孔洞，从而杀死细胞，都存在抗菌肽与膜通过 静 电和疏水 作 用 结 合 的 过 程。Ｃｈｏ 等 阐 ［１７］ 明 抗 菌 肽 Ａｌａｍｅｔｈｉｃｉｎ聚集插入 细 胞 膜 中，形 成 桶－板 孔 洞，杀 死细 菌；Ｍａｇａｉｎｉｎ 具 有 双 亲 结 构，通 过 环 形 孔 模 型 机制作用 于 细 胞 膜［１８］；Ｄｅｒｍａｓｅｐｔｉｎ Ｓ 像 地 毯 一 样 聚集在细 胞 膜 表 面，从 而 引 起 细 胞 膜 损 伤，杀 死 细 胞 。 ［１９］ ２．２ 抑 制 细 胞 呼 吸
酶解法是通过食品级酶对某些利用率或生物效 价不高的农副产品的蛋白质进行水解获得抗菌肽。 利用蛋白水解 法 获 得 抗 菌 肽，不 仅 水 解 条 件 易 于 控 制，而且环保，大 量 研 究 表 明，采 用 酶 解 技 术 水 解 农 副产品和水产品等废弃物获得抗菌肽是大批量生产
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
抗菌肽最有前途的方法。而且这种方法在制备抗菌 肽中得到了广泛应用。但是蛋白水解法也存在一定 的 局 限 性 ，如 蛋 白 酶 本 身 的 水 解 效 率 ，蛋 白 酶 解 过 程 中的副产物等都会使得纯化得到目的抗菌肽的分离 效率降低。袁永俊等 利 ［９］ 用胃 蛋 白 酶 水 解 酪 蛋 白 制 备酪蛋白源抗菌肽。 综上所述，不 管 是 从 天 然 生 物 组 织 中 提 取 抗 菌 肽 ，还 是 通 过 生 物 或 化 学 的 方 法 制 备 抗 菌 肽 ，都 存 在 不足（见表 １），限 制 了 抗 菌 肽 行 业 的 发 展，因 此，绿 色、高效、高通量 的 抗 菌 肽 制 备 方 法 的 发 现 和 建 立， 是 抗 菌 肽 生 产 规 模 扩 大 ，成 本 降 低 的 关 键 。