Cathelicidins抗菌肽家族的研究进展

Cathelicidins是一族在哺乳动物中发现的含有保守的cathelin区域的抗菌肽 ,是宿主防御系统的重要组成部分 ,具有广谱且强大的抗菌活性。文章综述了cathelicidins抗菌肽家族的基因组成、结构、抗菌活性。

猪感染PRRSV后Cathelicidins抗菌肽基因的表达情况

猪源抗菌肽主要包括防御素(defensins)和cathelicidins两大家族,cathelicidins是一类在结构上存在很大差异,含有保守cathelin区域的抗菌肽。猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是猪的一种高度传染性疾病,对养猪业造成了巨大的经济损失,PRRSV已成为严重威胁我国养猪业发展的重要传染病之一。主要研究猪感染PRRSV后体内cathelicidins抗菌肽的表达情况,以期为PRRSV新药物的开发提供思路。结果表明,PR39、PG1、PG1-5、PMAP23的表达受到PRRSV的影响,猪在感染PRRSV后,脾脏、肺、肺门淋巴结中的PR39、PG1、PG1-5、PMAP23表达量均上调,其中PRRSV对PR39与PG1-5表达的影响较大。

猪源Cathelicidins抗菌肽家族的研究进展

Cathelicidins是一类在哺乳动物中发现的含有保守的cathelin区域的抗菌肽,是宿主防御系统的重要组成部分,具有广谱且强大的抗菌活性。文中综述了猪源Cathelicidins抗菌肽家族的基因组成、结构、抗菌活性、作用机制及应用前景。

乌骨鸡Cathelicidins类抗菌肽基因在大肠杆菌中的融合表达与抑菌活性

Cathelicidins抗菌肽是含高度保守cathelin结构域的一大类抗菌肽,在家禽天然免疫系统中发挥重要作用。通过PCR方法,从含乌骨鸡Cathelicidins抗菌肽基因(CathL-1,-2,-3)cDNA完整序列的质粒pMDCathL中分别扩增Cathelicidins-1,-2,-3成熟肽的编码序列,将其分别克隆至原核表达载体pET-30a(+)中,构建其重组表达质粒pET30-CathL1S,pET30-CathL2S,pET30-CathL3S,经测序验证的重组质粒转化大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株。阳性克隆菌株在37℃,1.0 mmol·L-1IPTG的条件下进行诱导表达。SDS-PAGE和Western-blot分析表明,Cathelicidins成熟肽片段均在大肠杆菌中以融合形式成功表达,表达产物的表观分子量分别为7.0,8.0,7.5 kD。琼脂糖孔穴扩散法检测显示表达产物对多种革兰氏阴性菌和阳性菌均具有很好的抑制活性,其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、鸡白痢沙门氏菌C79-13(Salmonella pullorum)、巴氏杆菌、鸭疫里默氏杆菌、绿脓杆菌等供试菌株均有较强的抑制作用,尤其对抗生素耐药菌株有明显的抑制作用。

Cathelicidins家族抗菌肽研究进展

Cathelicidins是一类具有广谱抗微生物活性的多功能抗菌肽。迄今为止,在几乎所有种类的脊椎动物体内均有发现,在动物先天免疫系统中发挥极其重要的作用。Cathelicidins不仅对普通革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌以及病毒具有非常强的抗性,而且对许多临床分离耐药菌株同样具有作用。Cathelicidins具有特殊的杀菌机理,不易产生耐药性。此外,cathelicidins结构简单,溶血活性和细胞毒性小,因此极具开发潜力。该文主要对cathelicidins的结构与分类、生物活性与功能、作用特点与机制及其在医药领域中的应用前景和存在问题进行了综述。

重组鸡Cathelicidins类抗菌肽的融合表达及其对金黄色葡萄球菌抗菌活性的研究

Cathelicidins抗菌肽在家禽天然免疫系统中发挥重要作用,本研究将已构建的含Cathelicidins抗菌肽成熟肽的阳性克隆菌株Rosetta(DE3)/pET30-CathL1S、pET30-CathL2S、pET30-CathL3S分别在37℃、1.0mmol/L IPTG的条件下进行诱导表达。SDS-PAGE和Western blotting分析结果表明,Cathelicidins成熟肽片段均在大肠杆菌中以融合形式成功表达,表达产物的表观分子质量分别为7、8、7.5ku。琼脂糖孔穴扩散法检测结果显示,表达产物对多种革兰氏阴性菌和阳性菌均具有很好的抑制活性,其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、藤黄微球菌(Micrococcusluteus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、鸡白痢沙门氏菌C79-13(Salmonella pullorum)、巴氏杆菌、鸭疫里默氏杆菌及绿脓杆菌等供试菌株均有较强的抑制作用,尤其对抗生素耐药菌株有明显的抑制作用。以雏鸡为实验模型研究重组抗菌肽对金黄色葡萄球菌的体内抗菌活性,结果表明,注射中、高剂量CathL-1抗菌肽试验组(5、10mg/kg),在试验结束后取肝脏组织匀浆液涂布于TMP平板,未分离到葡萄球菌。各抗菌肽试验组平均增重均高于感染对照组,其中低剂量抗菌肽试验组(2.5mg/kg)体内抑菌效果虽与普通抗生素相当,但其增重效果尤为明显。

Cathelicidins类抗菌肽研究进展

论述了动物先天免疫中的重要成分———抗菌肽家族之一的cathelicidins家族的基因结构特点及其表达;生物学活性、作用机理等方面的特点,并对其应用前景做了展望。

抗菌肽对鱼类肠道菌群及免疫功能影响的研究进展

抗菌肽是先天免疫的组成部分,构成许多生物体抵御入侵病原体的第一道防线。抗菌肽是基因编码的(小于100个氨基酸),具有空间排列的疏水性和阳离子氨基酸特性的两性分子,具有多种生物学功能。抗菌肽(作为饲料添加剂)能够改善水产动物的生长性能,增强水产动物机体的抗病能力。鱼类肠道承担着营养物质消化吸收的功能,同时鱼类肠道内的微生物也参与机体的免疫反应。文章对抗菌肽的来源、分类、生物学功能、抗菌机制以及抗菌肽对鱼类肠道菌群和机体免疫功能的影响进行了系统的阐述,进而分析了抗菌肽、肠道菌群、机体免疫三者的关系。为抗菌肽替代抗生素在鱼类健康养殖中的应用提供了技术指导,为揭示抗菌肽在鱼体的相关作用机制奠定基础。

金属抗菌肽SIF_(4)对大肠杆菌拓扑异构酶活性及胞内核酸合成的影响

为系统阐明金属抗菌肽SIF_(4)基于DNA拓扑异构酶靶点的非细胞质膜抑菌机理,以大肠杆菌为模式菌株,研究了金属抗菌肽SIF_(4)与基因组DNA的结合方式、对DNA拓扑异构酶I/II活性以及胞内核酸生物合成的影响机理。研究发现,金属抗菌肽SIF_(4)可能以类似溴化乙锭嵌插方式与基因组DNA结合,对拓扑异构酶I有较强抑制活性,但对拓扑异构酶II影响较小,可通过影响DNA负超螺旋解链和RNA聚合酶结合催化RNA转录过程发挥抑菌活性。研究还发现,经金属抗菌肽SIF_(4)处理12 h后,大肠杆菌胞内总DNA和总RNA生物合成量均受到不同程度的抑制,且呈现良好的量-效关系,1/2最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)组与对照组(0 MIC)相比,胞内DNA和RNA生物量差异不显著(P>0.05),MIC和2 MIC组与对照组相比,胞内DNA和RNA生物量差异显著(P<0.05)。实验结果可为金抗肽SIF_(4)在食源性大肠杆菌生物防控中的应用提供理论支持。

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。

抗菌肽对大口黑鲈生长代谢的影响研究

为评估不同水平抗菌肽对大口黑鲈生长代谢的影响,试验以不含抗菌肽的基础饲料为对照组,在基础饲料中分别添加50 mg/kg(D1组),100 mg/kg(D2组),150 mg/kg(D3组),200 mg/kg(D4组)抗菌肽为试验组,在养殖水箱中饲喂初始平均体质量(12.49±0.2)g的大口黑鲈幼鱼,养殖8周后测定试验鱼的生长性能、饲料表观消化率、鱼体成分、营养代谢等相关指标。试验结果表明:(1)生长和体组成方面,各组试验鱼增重率均高于对照组但差异不显著(P>0.05)。与对照组相比,D4组干物质消化率显著升高6.58%(P<0.05);D3和D4组饲料转化率分别显著升高9.4%和10.8%(P<0.05);各组试验鱼全鱼粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分均无显著差异(P>0.05),D3组脏体比比对照组显著升高9.4%(P<0.05);(2)消化吸收方面,与对照组相比,D2和D3组前肠钠钾ATP酶活性分别显著升高32.35%和39.04%(P<0.05),前肠碱性磷酸酶活性分别显著升高12.09%和10.05%(P<0.05),肝脏溶菌酶活性分别显著升高11.81%和10.9%(P<0.05),D3组前肠脂肪酶活性显著升高12.62%(P<0.05);(3)蛋白质代谢方面,与对照组相比,D3和D4组血清总蛋白含量分别显著升高19.53%和18.7%(P<0.05),D3和D4组蛋白质效率分别显著升高10.31%和10.82%(P<0.05),D4组肝脏AST活性显著升高22.49%(P<0.05);(4)脂肪代谢方面,D4组血清总胆固醇含量比对照组显著下降18.76%(P<0.05)。本研究表明,在大口黑鲈饲料中添加抗菌肽可以提高饲料转化率,促进蛋白质沉积,能在一定程度上提升鱼体免疫性能,抗菌肽添加量为150 mg/kg时效果较佳。

抗菌肽对肉牛生长性能及经济效益的影响

试验旨在研究不同水平的抗菌肽对西门塔尔杂交肉牛生长性能、瘤胃发酵参数、血清免疫力及养殖经济效益的影响。试验选择32头健康、体重相近的西门塔尔杂交肉牛,随机分成4组,每组8个重复,每个重复1头肉牛。对照组饲喂基础饲粮,试验A组、B组、C组分别饲喂含有2、4、8 g/(头·d)抗菌肽的饲粮。预试期7 d,正式试验期150 d。结果表明:与对照组比较,试验B组和试验C组的末重和平均日增重显著升高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05);瘤胃液的pH值和菌体蛋白含量显著升高(P<0.05),乙丙比显著降低(P<0.05);所有试验组瘤胃乙酸浓度显著降低(P<0.05);所有试验组血清中白细胞介素-4水平显著升高(P<0.05),白细胞介素-6水平显著降低(P<0.05);试验B组和试验C组血清白细胞介素-10水平显著升高(P<0.05),免疫球蛋白M和免疫球蛋白G水平显著升高(P<0.05)。与对照组相比,试验A组、B组、C组的增重收入分别增加了10.40%、22.34%和23.55%,利润分别增加了19.31%、46.54%和48.45%。研究表明,在肉牛养殖中添加适量的抗菌肽可以提高生长性能,促进瘤胃发酵功能,增强机体的免疫功能,增加养殖利润,且添加4 g/(头·d)的抗菌肽较为适宜。

抗菌肽Cathelicidins可有效抑制细菌生物被膜形成和促进嗜中性粒细胞的免疫功能

近年来,由于过度使用和滥用抗生素,导致世界范围内多重耐药菌和广泛耐药菌的广泛传播,这些病原菌多数为ESKAPE病原菌(屎肠球菌,金黄色葡萄球菌,肺炎克雷伯菌,鲍曼不动杆菌,铜绿假单胞菌和肠杆菌属),普遍具有形成生物被膜的能力.

爱媛类芽孢杆菌抗菌肽对白色念珠菌生物膜的抑制作用机制

研究爱媛类芽孢杆菌抗菌肽对白色念珠菌生物膜的抑制作用,采用微量二倍稀释法和时间-杀菌曲线测定抑制效果,显微镜观察对白色念珠菌芽管和菌丝形成的影响,2,3-二(2-甲氧基-4-硝基-5-磺酸基苯基)-2H-四唑-5-甲酰苯胺法研究对生物膜、预成型生物膜形成和成熟生物膜清除率的影响,荧光探针观察对生物膜结构和膜内菌体状态的影响,平板涂布法和实时聚合酶链式反应测定生物膜内活菌数量和相关基因表达水平。结果表明,抗菌肽对白色念珠菌的最小抑菌浓度为8.28 AU/mL。抗菌肽能降低白色念珠菌的芽管形成率,阻止菌丝的生成,使其以酵母形式存在。抗菌肽对生物膜的形成和清除产生影响,能在较短时间内破坏生物膜的结构完整性,导致菌体受损和死亡,减少膜内菌落数量。在基因水平上,抗菌肽可降低多个生物膜形成相关的基因(如ALS1、ALS3、HWP1、EFG1、ECE1和UME6)的表达水平,从而抑制生物膜的形成。研究证明抗菌肽能够有效抑制白色念珠菌生物膜形成、成熟膜清除、成膜基因表达等,结果可为白色念珠菌新型抑菌物质的开发奠定理论基础,为食品病原微生物污染防治和食品质量安全保障提供依据。

澳洲坚果抗菌肽分离纯化及其肽段鉴定与分析

以液压压榨澳洲坚果粕为原料,采用碱性蛋白酶水解制备澳洲坚果多肽(macadamia nut peptide⁃0,MNP⁃0),以对金黄色葡萄球菌与白色念珠菌的抑菌活性为跟踪指标,通过超滤、DA201⁃C型大孔吸附树脂、交联葡聚糖凝胶Sephadex G⁃25对其进行逐级分离纯化,获得抑菌活性较强的抗菌肽,并运用液相色谱串联质谱(liquid chromatography tandem mass spectrometry,LC⁃MS/MS)技术对其进行肽段组成与氨基酸序列分析。结果表明:超滤分离的不同分子量澳洲坚果多肽在所有多肽中所占质量分数不同,抑菌活性也有所差异。其中,澳洲坚果多肽组分MNP⁃4占比最高,为29.55%;抑菌活性也最强,对金黄色葡萄球菌与白色念珠菌的抑菌圈直径分别为10.01 mm与9.41 mm。大孔吸附树脂纯化多肽组分MNP⁃4的技术条件为75%乙醇溶液为解吸剂,静态吸附3 h,动态洗脱体积60 mL。经大孔吸附树脂与交联葡聚糖凝胶Sephadex G⁃25分离纯化,获得3个澳洲坚果纯化多肽(macadamia nut purified peptide,MPP)组分,其中组分MPP⁃2的抑菌活性最强,对金黄色葡萄球菌与白色念珠菌的抑菌圈直径分别为18.67 mm与16.83 mm,优于多肽MNP⁃0与超滤分离多肽组分。分离纯化的澳洲坚果抗菌活性多肽MPP⁃2含有DDLTDPAPA、VLL、WDY、VPV、WDL、LLW、LWL、FDW 8个肽段,经预测分析,属于抗菌肽的肽段为WDL与FDW,其概率得分a(1.00≥a≥0.50)均为1.00,疏水率均为66.67%,均带有1个负电荷,等电点分别为0.69与0.67,并具有较好的溶解性。研究结果表明澳洲坚果可通过酶法制备具有抗菌活性的肽类成分。

黄粉虫抗菌肽的诱导·分离及其抗菌活性研究

[目的]探讨不同方法诱导对黄粉虫抗菌肽活性的影响,为黄粉虫抗菌肽的修饰改造、分子克隆、外源表达等奠定基础。[方法]选7龄、8龄、9龄的黄粉虫幼虫,以巴氏杆菌和沙门氏菌为诱导菌采用微量注射法、针刺法诱导抗菌肽,对不同菌液浓度和不同方法诱导的不同龄期黄粉虫幼虫抗菌肽的抑菌效果进行研究。[结果]①黄粉虫龄期对抗菌肽活性有显著影响。采用巴氏杆菌和沙门氏菌作为诱导菌,对7龄、8龄和9龄黄粉虫进行诱导,在诱导处理中,8龄幼虫诱导的抗菌肽活性显著大于其他龄期幼虫诱导的抗菌肽活性(P<0.05)。②不同菌液浓度诱导黄粉虫幼虫产生的抗菌肽抑菌活性存在差异。菌液浓度为对数期浓度稀释100倍时抗菌肽活性显著大于其他稀释倍数诱导的抗菌肽活性(P<0.05)。③不同方法诱导产生的抗菌肽抑菌活性存在差异。微量注射诱导的抗菌肽活性显著大于针刺诱导的抗菌肽活性(P<0.05)。④2种细菌诱导的抗菌肽活性有显著差异。采用沙门氏菌诱导的抗菌肽最高活性显著大于采用巴氏杆菌诱导的抗菌最高活性(P<0.05)。[结论]黄粉虫抗菌肽的活性受黄粉虫龄期、诱导源微生物种类、菌液浓度、诱导方法的影响。该研究中,以8龄黄粉虫为试验动物,采用对数期沙门氏菌液稀释100倍进行微量注射法诱导,所获得的抗菌肽活性最好。

鱼类抗菌肽-壳聚糖抑菌保鲜剂的制备

为研发安全高效的抑菌保鲜剂,本研究以安康鱼为原料,采用定向酶解技术制备鱼类抗菌肽,与海洋天然产物壳聚糖复配制备新型抑菌保鲜剂。结果如下:通过单因素实验确定鱼类抗菌肽和壳聚糖对大肠杆菌的最佳抑菌浓度,响应面优化实验确定鱼类抗菌肽-壳聚糖抑菌保鲜剂的最佳添加量为,鱼类抗菌肽7.796 mg/mL,壳聚糖1号0.716 mg/mL,壳聚糖2号0.389 mg/mL,复配得到的抑菌保鲜剂对大肠杆菌的抑菌圈直径为9.77 mm,接近回归模型预测值10.19 mm。此外,将鱼类抗菌肽-壳聚糖抑菌保鲜剂应用于新鲜鱼糜,结果表明,该抑菌保鲜剂能够延长新鲜鱼糜发生质变的时间,具有明显的抑菌保鲜作用,后续可应用于即食鱼糜制品抑菌保鲜剂的开发。

复合抗菌肽对肉牛生长性能、瘤胃发酵和血清抗氧化指标的影响

试验旨在探究复合抗菌肽(CAMP)对肉牛生产性能、瘤胃发酵和血清抗氧化性能的影响。选取健康状况良好、体重(450±12)kg的1周岁西门塔尔杂交公牛40头,随机分为对照组和CAMP组,每组4个重复,每个重复5头牛。对照组饲喂基础日粮,CAMP组饲喂含600 g/(头·d)CAMP的日粮。试验周期共90 d,预试期15 d。结果表明:CAMP组肉牛终末体重和平均日增重高于对照组(P<0.05),耗料增重比低于对照组(P<0.05);CAMP组肉牛瘤胃内乙酸和挥发性脂肪酸含量高于对照组(P<0.01),氨态氮含量低于对照组(P<0.01);CAMP组肉牛血清中总抗氧化能力、总超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性高于对照组(P<0.05),丙二醛含量低于对照组(P<0.01)。由此可见,日粮中添加600 g/(头·d)CAMP能提高肉牛生长性能、瘤胃发酵和抗氧化水平。

抗菌肽F1高产菌株筛选鉴定及其对多重耐药菌生物膜形成的抑制作用

该研究以L.paracasei subsp.Tolerans FX-6为出发菌株,经过^(60)Coγ射线辐照诱变,筛选出一株高产抗菌肽F1的突变菌株(菌26)。对菌26进行16S rDNA序列比较分析发现其与FX-6具有高度相似性。进一步对菌26的牛奶发酵粗提物进行分离纯化,成功富集抗菌肽F1。通过抑菌实验发现,菌26的牛奶发酵粗提物对E.coli的最低抑菌质量浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)为3.16 mg/mL,较FX-6牛奶发酵粗提物的MIC降低了75%,同时抗菌肽F1的产量也提高了3.03倍,初步推断抗菌肽F1质量浓度与菌株的抑菌活性之间可能存在正相关关系。前期研究已经发现抗菌肽F1对黏菌素耐药大肠杆菌SHP45的MIC为320.0μg/mL,该实验进一步研究表明当抗菌肽F1的质量浓度达到2×MIC时,可抑制50%以上的黏菌素耐药大肠杆菌SHP45生物膜的形成。基于以上研究结果表明,菌26比出发菌株具有更高的产抗菌肽F1能力,且抗菌肽F1对黏菌素耐药大肠杆菌SHP45的生物膜形成具有显著的抑制作用。该研究为高产抗菌肽菌株的获得提供研究思路,并有望为多重耐药细菌感染的防控提供物质基础。