猪源抗菌肽分子改造与应用进展

抗菌肽(AMPs)是动植物、微生物中普遍存在的一种小肽类物质,多数具有广谱抗菌活性,已逐渐发展为替代抗生素的有力候选者之一。猪源AMPs是第一批从哺乳动物中分离得到的AMPs,已发现有30多种,主要包括Cathelicidins家族和防御素(defensins)家族。这些猪源AMPs抗菌机制与抗生素不尽相同,其可以与细菌细胞膜相互作用破坏膜的完整性,最终导致细菌细胞内容物泄漏并杀死细菌,因此不易产生耐药性。但天然猪源AMPs还存在稳定性差、细胞毒性高及规模生产成本高等问题,目前的研究在于先后开发了氨基酸替换、序列截断、杂合、结构优化和/或脂肪酸修饰等方法,以期获得兼具高效和低毒的短序列AMPs。本文根据猪源AMPs的来源家族进行分类,并对其二级结构、抑菌机制及现阶段的改造和应用状况进行了综述。

人源Cathelicidins家族抗菌肽LL-37生物学功能和分子修饰研发进展

抗生素过度或不当使用导致细菌耐药性增强、环境生态恶化等问题日益严重。抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)因具有广谱抗菌活性及不易产生耐药性的膜溶解式抑菌机理被广泛研究。作为人体中唯一的Cathelicidins家族AMP,LL-37具有抗菌、抗病毒、抗生物被膜和免疫调节等功能,可帮助机体有效预防炎症、抵御病原体入侵,开发潜力巨大。通过综述LL-37表达和已发现的生物学功能,梳理其产业化进程中的阻碍和分子改造策略,以期为基于LL-37的新药临床、非营养性饲料添加剂创制和表面防腐剂研发提供新思路。

抗菌肽的生物学功能与作用机制研究进展

抗生素的长期大量使用导致耐药菌和超级细菌在世界范围内陆续出现,对环境安全和公共健康造成了极大的威胁。抗菌肽具有免疫调节,广谱抗细菌、真菌、病毒、寄生虫、癌细胞等多方面的生物学作用。而且抗菌肽的抗菌机制与传统抗生素不同,其主要是通过破坏细菌细胞膜来发挥抗菌活性,因此不易产生耐药性,使其具备成为新一代抗菌药物的潜质,受到农业、畜牧、食品、医药等多领域的广泛关注。文章对国内外抗菌肽的研究进行了梳理,综述了抗菌肽在生物学功能、作用机制等方面的研究进展。

抗菌肽抗细菌机理研究进展

抗菌肽是一类有望解决全球范围内抗生素耐药性问题的新型抑菌多肽。抗菌肽主要有3种抑菌机制:其一是针对细菌细胞膜作用,膜作用主要针对两种不同菌膜结构特性的细菌,革兰氏阴性菌外膜富含脂多糖,革兰氏阳性菌细胞壁富含磷壁酸,抗菌肽可靶向作用于此类细菌菌膜结构特定组分。此外,抗菌肽可抑制细菌生物被膜形成,分解已形成细菌生物被膜。抗菌肽作用于特异性酶或靶向作用于DNA产生抑菌效果,其抑制作用可抵抗细菌耐药性产生。基于抗菌肽改变菌膜结构并抑制细菌外膜及酶合成的特性,此杀菌策略已应用于抗菌药物设计。

猪凝血酶C端衍生肽抑菌活性和膜作用机制研究

猪凝血酶C末端富含正电荷和疏水性氨基酸残基,通过结构参数分析获得截短肽RD27,测定相应指标。探讨猪凝血酶C末端肽段抑菌活性及作用机制。结果表明,RD27对革兰氏阴性和阳性菌最小抑菌浓度为4~8μmol·L^(-1),对血细胞最小溶血浓度为45.9μmol·L^(-1),显示较强的抑菌活性和较低的溶血活性,治疗指数为10,大于蜂毒素。RD27在模拟膜环境中呈现α-螺旋结构,优先与模拟细菌脂质体作用,使E.coli UB1005膜产生去极化作用,并存在时间和剂量依赖效应。揭示其膜作用机制,拓宽抗菌肽设计方法,探究凝血与免疫系统联系。

β-折叠抗菌肽的研发及应用策略

抗生素的滥用导致全球细菌耐药性问题愈发严重,严重威胁人类、畜禽健康及畜牧业发展,功能多样且不易导致细菌产生耐药性突变的抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)逐渐发展为抗生素的潜在替代品。β-折叠是抗菌肽一个主要的二级结构分类,该类肽通常由一个或多个二硫键来维系结构的稳定,现已发现许多抗菌肽具有此类结构。相比于目前研究广泛的α-螺旋AMP,它们被认为拥有更强的抗酶解能力和更高的细胞选择性。本篇综述介绍了β-折叠抗菌肽的来源和抗细菌机理,并梳理了一些常见的分子设计方法和应用策略,以期为β-折叠抗菌肽的研发应用提供新思路。

基因工程法在微生物系统表达抗菌肽的研究进展

近年来,抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)作为抗生素替代品之一受到广泛关注。AMPs具有诸多优势,如抗菌谱广、来源丰富且不易产生耐药性等。其生产工艺主要包括生物体内提取纯化、化学合成以及基因工程表达3种途径。然而,天然分离法与化学合成法存在工序繁杂,成本昂贵及产量较低等缺点,不易于在AMPs实际生产中实施。相较之下,基因工程表达更具经济性、科学性及有效性。本文对AMPs的多种表达系统及其差异进行了综述,并总结了提高AMPs异源表达产量的多种策略,以期为AMPs的低成本规模化生产提供理论支撑。