抗菌肽的結(jié)構(gòu)修飾及活性研究進(jìn)展

背景介紹抗生素耐藥性是目前急需解決的醫(yī)療問題之一，尋找新的有效抗菌藥物是解決耐藥性的一種有效途徑?？咕模ˋntimicrobialpeptides，AMPs）是廣泛存在于生物體內(nèi)的一類重要的多肽活性物質(zhì)，具有廣譜抗菌活性，并且部分抗菌肽還具有一定的抗腫瘤活性。因為抗菌肽具有獨(dú)特的破膜作用機(jī)制，傳統(tǒng)的耐藥機(jī)制難以對其產(chǎn)生影響，在治療細(xì)菌感染方面有廣闊的應(yīng)用前景，因此得到了研究者的廣泛關(guān)注。本文主要對抗菌肽的研究現(xiàn)狀以及結(jié)構(gòu)改造的研究加以綜述，為抗菌肽在臨床上的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供參考。文章亮點(diǎn)1.通過結(jié)構(gòu)修飾得到的抗菌肽類似物不僅維持甚至有了更好的活性，同時還具有了一些新的優(yōu)良特性；2.

隨著藥物化學(xué)改造策略的完善和一些基因工程、蛋白質(zhì)工程的新技術(shù)的快速發(fā)展，抗菌肽在耐藥菌藥物的研究與開發(fā)領(lǐng)域?qū)懈鼜V闊的前景。內(nèi)容介紹1抗菌肽研究現(xiàn)狀1980年瑞典科學(xué)家發(fā)現(xiàn)首個抗菌肽，隨后從動物、植物和微生物中都找到了抗菌肽的身影。但在抗菌肽數(shù)據(jù)庫（AntimicrobialPeptideDatabase，APD）收錄的2670種抗菌肽里，具備成藥性的卻不到百種。根據(jù)其來源不同，抗菌肽可分為昆蟲源抗菌肽、植物源抗菌肽、動物源抗菌肽、微生物源抗菌肽及人工合成抗菌肽5大類；根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為α-螺旋抗菌肽、β-折疊抗菌肽、線性結(jié)構(gòu)抗菌肽和雜合抗菌肽。2結(jié)構(gòu)修飾方法2.1

N端乙酰化修飾和C端酰胺化修飾肽類分子的N末端和C末端容易被相應(yīng)的蛋白酶識別并切割降解，從而失去其生物活性。因此對其N端進(jìn)行乙?；揎椇虲端進(jìn)行酰胺化修飾，不僅可以保持甚至提高抗菌肽分子的活性，還可以提高肽類分子在人體內(nèi)的代謝穩(wěn)定性。鱟素I（TachyplesinI，如圖1a所示）是β-發(fā)夾抗菌肽的代表，是從鱟的血細(xì)胞中分離得到。該肽抑制革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌的生長，顯示抗真菌和抗病毒活性。此外，它可以結(jié)合內(nèi)毒素和外毒素，并表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)活性。圖1

鱟素I及其衍生物Fig.1

TachyplesinIanditsderivatives2.2

脂肪酸修飾為了提高AMPs的穩(wěn)定性，也會利用脂肪酸修飾的方法，不但可以增加其抗菌活性并延長半衰期，還能降低其溶血活性。2.3

膽固醇修飾膽固醇廣泛存在于生物膜磷脂中，具有很高的疏水性，具有平面多環(huán)單元和柔性脂肪族鏈。研究表明，膽固醇修飾可以增強(qiáng)肽的抗菌活性，降低肽的毒性。2.4

糖基化修飾糖基化是蛋白質(zhì)最普遍的翻譯后修飾之一，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有著決定性的影響。多肽的糖基化是通過糖基轉(zhuǎn)移酶將糖與特定氨基酸連接起來形成糖苷鍵的過程。首先在廣譜抗菌肽NH2-RIRIRWIIR-CONH2（A1，如圖2a所示）的N端用由兩個β-丙氨酸（β-Ala）和一個Boc保護(hù)的賴氨酸（Lys）組成的間隔區(qū)進(jìn)行延伸修飾，產(chǎn)生肽A2，如圖2b所示，然后將預(yù)先附著在絲氨酸（Ser）上的五個糖殘基——葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）、甘露糖（Man）、乳糖（Lac）和N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）結(jié)合到A2肽N末端賴氨酸的側(cè)鏈上，得到一系列的糖肽A3，如圖2c所示。圖2

抗菌肽A1及其衍生物Fig.2

AntimicrobialpeptideA1anditsderivatives2.5

聚乙二醇（PEG）修飾PEG是一種水溶性的大分子聚合物，它可以增加多肽的分子量，有效提高蛋白多肽類物質(zhì)的抗酶解性，從而增加其生物穩(wěn)定性，延長其半衰期。2.6

氨基酸替換大多數(shù)抗菌肽含有疏水性氨基酸，有助于細(xì)菌膜的分解，并帶有凈陽離子電荷，可促進(jìn)兩性離子宿主細(xì)胞表面與細(xì)菌陰離子表面的選擇性結(jié)合，從而影響其抗菌活性和細(xì)胞毒性，因此可通過控制抗菌肽序列中的疏水基團(tuán)的數(shù)量來提高抗菌活性和降低毒性。2.7

蛋白質(zhì)融合蛋白質(zhì)融合是指利用基因工程技術(shù)，將蛋白質(zhì)或多肽分子與一些功能蛋白融合而產(chǎn)生新型分子的修飾方法，是延長多肽藥物半衰期的有效手段。3總結(jié)與展望近些年來，由于抗生素的長期濫用所導(dǎo)致的耐藥菌的出現(xiàn)，給人類健康造成了很大的威脅，而抗菌肽因其自身抗菌范圍廣譜、不易引起耐藥性等特點(diǎn)，有望成為新一代肽類抗菌制劑。在目前的研究報道中，通過結(jié)構(gòu)修飾得到的抗菌肽類似物不僅