抗菌肽及其基因表达体系研究进展

作者：猪场动力  来源：中国养猪第一网   罗振福 李俊波  贺建华范志勇
    摘要抗茵肽是上个世纪70年代由瑞典科学家Boman H G首次发现的，其具有优良的光谱抗菌性能，无残留，不会导致耐药菌株的出现，是目前抗生素类较有潜力的替代品。早在上世纪80年代，人们就试图通过转基因等生物工程技术改良物种或大量表达该类物质，目前已有众多的表达体系和转基因动植物研究成功，并有一些抗茵肽类药物投入临床使用。文中综述了近年来国内外关于抗菌肽的分离提取、体外表达和转基因动植物技术，主要论述该物质在基因和生物工程方面研究进展，从而为其规模化生产利用提供参考和借鉴。
    关键词抗菌肽；基因工程；提取；表达
    抗菌肽(antimicrobial peptide)是生物体用来抵制外来入侵病原体，具有抗菌作用的一类小分子蛋白质或短肽，且在生物体内广泛存在。20世纪70年代瑞典科学家Boman H G在用大肠杆菌诱导惜古比天蚕(hyatophora cecropia)时分离得到世界上第一个正真意义上的抗菌肽——天蚕素(cecropin)。此后，人们相继从各种小到细菌大到高等动植物体内分离获得该类物质，其发现种类和数量也随着时间的推移而不断增加。
    抗菌肽具有优良的广谱抗菌性能，对于革兰氏阳性菌和阴性菌都表现出良好的抑菌效果，且相对于抗生素具有效价高、无残留等特点，因此一直受到各国学者的广泛关注。随着基因工程和生物工程的发展，对于抗菌肽在体外的克隆和转载表达等研究也在积极进行中．各种转抗菌肽基因动植物及产品相继问世．为抗菌肽的大规模利用提供了一条前景广阔的道路。本文试图通过介绍抗菌肽的一些基本作用、获得方式及其在基因工程方面的研究进展，以期增加对该类物质的认识．并为今后规模化利用提供参考。
    1抗菌肽作用
    1．1杀菌和抗菌
    抗菌肽是一种“肽类抗生素”，对于各种革兰氏阳性菌和阴性菌都具有较高的抗性，可以杀灭侵入宿主体内的细菌或者抑制其生长繁殖。如人类防御素hBD一2对大肠杆菌及其它常见致病菌具有明显的抑制和杀灭作用，且活性比hBD一1高10倍(但有浓度限制，只有当超过l00μg／ml时才能抗金黄色葡萄球菌)。目前，无论是人工合成还是生物提取的抗菌肽，均表现出较好的广谱抗菌性能，是传统抗生素较有潜力的替代品。
    1．2抗病毒
    抗菌肽能通过影响病毒的复制和转移，或直接杀灭病毒而发挥作用，已有许多研究证实了这点。如从嗜中性粒细胞中提取的Indolicidin在浓度为60～100mg/ml的50％抑制剂量时对HIV一1型病毒(333 mg／ml)具有一定杀灭作用；caerin l．1、caerin l．9和maculatin l．1三种抗菌肽可以抑制HIV的感染，阻断病毒向T细胞转移；防御素则可以使单纯疱疹病毒(HSV)、水泡性口膜炎病毒(VSV)、流感病毒(IV)失活等。
    1．3抗肿瘤
    Andersson M等首次发现NK—lysin具有抗肿瘤活性并得到后人证明．此后，人们加深了其在医学上的研究。究其抗肿瘤原因，可能与抗菌肽直接杀灭和抑制肿瘤细胞有关，如从欧洲林蛙(rana temporaia)分离出来的temporin L能诱导肿瘤细胞坏死，具有一定阻止肿瘤细胞扩散的作用；从鲎血细胞中提取的速普肽（又名中国鲎肽tachyplesin)  鲎肽(polyphemusin)则可以和整联蛋白结合序列RGD结合，破坏细胞膜并诱导细胞凋亡，以此来抑制肿瘤细胞和内皮细胞的增殖等。
     1．4免疫调节
     抗菌肽在适当浓度时以直接杀灭抗菌来发挥免疫作用，而在低于适当浓度时是以免疫调节的形式来保护生物体或者本身就只起到免疫调节的作用，调节免疫系统。如α一防御素能增强其巨噬细胞的吞噬作用，β一防御素则可以吸引T细胞、未成熟的DC和单核细胞至感染部位上起作用。诱发体液和细胞免疫应答。具有免疫增强作用等。
    2抗菌肽获得途径
    2．1  生物提取
    抗菌肽在生物体内广泛存在，因而生物提取法具有原料来源广、工艺相对简单、产量大的特点。目前，各国学者已从各种动植物组织和器官中提取出多种抗菌肽，如从非洲蟾蜍胃中可以提取出9种结构和性质不同，但均证明对大肠杆菌、白色念珠菌等革兰氏阳性菌和阴性菌有抑制作用的抗菌肽。此外，从蟾蜍皮肤中提取的magainin家族被证明是其重要的生理屏障．在皮肤破损情况下起抗菌作用．从而保证不被感染。
    生物提取法包括有机溶剂提取法、水浸提法和有机酸提取法等，虽然具有众多优点，但是其尚未进入大规模应用阶段，主要是因为提取后杂质较多、提取率较低、成本相对较高。国内已有学者探索用加热一层析法提取蝇蛆抗菌物质，其抗菌肽得率为0．26％，虽然获得率较低，但却是海藻酸吸附法的52倍。未来生物提取法即是朝着获得率高、成本低的方向进一步发展，为工农业生产提供便宜、安全、可靠的抗菌肽产品。

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