基于厚壳贻贝Mytilin-1的抗菌肽设计、固相合成及抗菌谱分析

贻贝抗菌肽Mytilin是贻贝免疫系统的重要组成部分,对其结构与功能的研究表明,其序列中连接两段β-折叠的发夹区域是其抗菌功能的关键所在。为验证该区域是否具有抗菌活性,通过对厚壳贻贝Mytilus coruscus抗菌肽Mytilin进行空间结构模拟,选取其中β-发夹部分肽段,采用了固相化学合成的方法合成了两条10肽,分别命名为Mytilin Derived Peptide-1(MDP-1)和Mytilin Derived Peptide-2(MDP-2)。高效液相色谱以及质谱检测结果表明,合成是成功的。抗菌谱研究表明,MDP-1和MDP-2对革兰氏阳性菌、阴性菌以及真菌均具有明显的抑制作用,同时,合成的MDP由于序列短且有两对二硫键,因此对于温度及人血浆均表现出很强的稳定性。上述研究结果为深入了解厚壳贻贝抗菌肽Mytilin的抗菌机制以及在此基础上开发具有应用价值的新型抗菌肽奠定了基础。

两种合成抗菌肽的结构及抗菌作用机理

为深入了解两种新型人工抗菌肽mytilin-derived-peptide-1(MDP-1)和mytilin-derived-peptide-2(MDP-2)的溶液结构和抗菌机理并探讨两种抗菌肽之间活性差异的结构基础,采用二维核磁共振技术(2-D NMR)研究MDP分子的溶液结构;采用透射电镜技术(Transmitted electron microscopy,TEM)研究MDP分子对于大肠杆菌和藤黄叠球菌的作用机理。研究结果表明,MDP-1和MDP-2均采取了典型的β-发夹结构,其分子表面具有明显的疏水斑片,其分子中碱性氨基酸突出于分子表面;经MDP分子处理后的大肠杆菌以及藤黄叠球菌均出现细胞壁或细胞膜结构被破坏,并出现膜壁分离以及细胞质内缩现象。我们认为,MDP-1和MDP-2分子中的碱性氨基酸有助于MDP结合细菌表面的带负电荷的基团,同时其分子表面的疏水斑片有助于其插入到细菌细胞膜内;其疏水斑片面积以及碱性氨基酸在分子表面的拓扑结构差异是MDP-1和MDP-2活性差异的主要原因;电镜实验结果表明MDP-1和MDP-2的主要靶标是细菌细胞壁以及细胞膜;上述研究为深入了解MDP分子的结构与功能的关系以及将来基于MDP分子的药物研发奠定了基础。