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抗菌肽(antimicrobial peptides,简称AMPs)是一类小分子多肽,由生物体特定基因编码,具有广谱的抗菌活性。在当今抗生素滥用而引发大量耐药菌株产生的情况下,具有独特抗菌作用机理的两栖类皮肤抗菌肽具有广阔的开发和应用前景。
抗菌肽temporin-1CEb是从中国林蛙皮肤分泌物中分离纯化的天然抗菌肽,全长为12个氨基酸残基,一级结构为:ILPILSLIGGLL-NH2。是自然界中目前发现的分子量最小抗菌肽家族temporins中的一员。抗菌肽temporin-1CEb只对革兰氏阳性细菌有抑制作用,抑菌活性较低,对革兰氏阴性细菌没有抑制活性,溶血活性较高。
本研究以temporin-1CEb为模板,通过单个或多个氨基酸替换,对其阳离子性,疏水性和α-螺旋程度等一级、二级结构进行改造,研究抗菌肽结构与抗菌活性之间的关系。设计了8种temporin-1CEb类似物,8种类似物与temporin—1CEb相比,抗菌活性均有所提高,溶血活性均有所下降;其中Anal-1,Anal-2,Anal-3,Anal-4,Anal-6,Anal-7对革兰氏阳性细菌的抗菌活性提高了5-10倍,对革兰氏阴性细菌也有了明显的抑菌活性。尤其是Anal-2和Anal-6对革兰氏阳性细菌的抗菌活性增加了10倍,对革兰氏阴性细菌也有较高的抑菌活性,且溶血活性很小,适合药物开发和应用的研究。
结构与活性关系研究结果表明:通过Lys替换α-螺旋亲水侧面的非极性氨基酸,能同时增加抗菌肽阳离子性,两亲性,从而提高抗菌肽的抑菌活性。抗菌肽的溶血活性明显随疏水性和α-螺旋程度的下降而下降。
在以上工作的基础上,我们又进一步研究了抗菌肽对细菌的作用机制。扫描电镜及膜电位去极化等实验证明:抗菌肽能使细胞膜受到破坏,最终引起细胞膜破碎,细胞完全解体,从而起到抑菌杀菌作用。