趙雪嬌，李文茜

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

抗菌肽的生物學(xué)功能和作用機(jī)制

趙雪嬌，李文茜

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

抗菌肽具有分子量小、熱穩(wěn)定性好、無免疫原性、抗菌譜廣等特點(diǎn)，是一種新興的飼料添加劑，并且具低毒性、無耐藥性、無殘留與無污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為抗生素替代的熱門選擇。本文綜述了抗菌肽的概念、分類、功能和作用機(jī)制。

抗菌肽；功能；分類；作用機(jī)制

抗菌肽（Antimicrobial peptides）是一類廣泛存在于生物體中的具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)，是生物體天然免疫防御系統(tǒng)的重要的組成部分，能夠參與免疫應(yīng)答反應(yīng)，具有廣譜抗菌活性、熱穩(wěn)定性和強(qiáng)堿性。狹義上講，抗菌肽是指由生物體的基因編碼、核糖體合成的、具有抗菌活性的肽類物質(zhì)。廣義上講，抗菌肽泛指那些能夠抗病毒、殺滅細(xì)菌等物質(zhì)或抑制其危害的肽類，這包括被蛋白質(zhì)降解之后所得到的肽類，比如乳鐵蛋白的抗菌區(qū)域，其經(jīng)分離之后顯示出了抗菌的活性（Odell等，1996）。

1 抗菌肽的分類

1.1 根據(jù)抗菌肽的結(jié)構(gòu)特征分類

根據(jù)其的結(jié)構(gòu)特征，共有四種類型：一是屬于芳香族二肽的抗菌肽，二是含有最多種類陽離子型抗菌肽，三是陰離子型抗菌肽和最后一類是從氧結(jié)合蛋白中得到的多肽。

1.2 根據(jù)抗菌肽的氨基酸組成分類

從抗菌肽氨基酸的組成上，有四類：含有環(huán)鏈結(jié)構(gòu)的抗菌肽、螺旋結(jié)構(gòu)類抗菌肽、α-螺旋型抗菌肽和β-折疊型抗菌肽。

伸展性螺旋結(jié)構(gòu)類抗菌肽，一般呈線型，其結(jié)合不依賴于殘基間的氫鍵，但其中含有1～2種特殊的氨基酸殘基。針對(duì)某種特殊的抗菌肽，在氨基酸殘基的特定位點(diǎn)上還會(huì)有O-糖基化的特殊結(jié)構(gòu)。

由30～40個(gè)左右的氨基酸構(gòu)成的α-螺旋型抗菌肽，無半胱氨酸、二硫鍵，屬于線性肽。

具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的β-折疊型抗菌肽，含有二硫鍵和半胱氨酸對(duì)，有利于其透過膜。例如屬于小型的陽離子多肽的防御素（defensins），它可殺死細(xì)菌、真菌或者病毒等微生物，具有普遍的抗菌活性的特點(diǎn)，并且能夠增強(qiáng)先天性免疫作用。

2 抗菌肽的功能

2.1 抗細(xì)菌作用

抗菌肽主要的功能為抗菌。通常一種抗菌肽就可以消滅多種類型細(xì)菌，因?yàn)榻^大部分抗菌肽都有較高的抗菌活性，然而，不同類別的抗菌肽的抗菌活性不同，對(duì)細(xì)菌的殺傷力也就不同。

抗菌肽在具有良好的抗菌活性的同時(shí)，傳統(tǒng)的抗生素與和某些抗菌肽之間通過適當(dāng)方法結(jié)合起來，可增強(qiáng)它們的藥性，增強(qiáng)對(duì)細(xì)菌的殺傷作用。

2.2 抗真菌作用

抗菌肽具有優(yōu)良的抗真菌的特性，例如最先發(fā)現(xiàn)具有抗真菌作用的蛙皮素，可以抑制或殺傷真菌，還有，在天蠶素作用下可以消滅曲霉菌屬等病原菌。

2.3 抑制和殺傷病毒和癌細(xì)胞

抗菌肽能夠直接作用在不同的擁有膜結(jié)構(gòu)靶細(xì)胞上，從而發(fā)揮其生物學(xué)特性。例如，抗菌肽可以作用于皰疹病毒，皰疹性口炎病毒等，起殺傷作用。

2.4 對(duì)原蟲等的作用

有些抗菌肽對(duì)原蟲有殺傷作用。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)抗菌肽能夠消滅草履蟲、變形蟲等。對(duì)原蟲的作用過程首先是附在原蟲的膜上，接著會(huì)引發(fā)原蟲細(xì)胞的內(nèi)部功能和細(xì)胞器的變化，使其不能進(jìn)行正常物質(zhì)代謝。

2.5 抗菌肽其他作用

在其生理濃度范圍內(nèi)時(shí)，抗菌肽不僅不會(huì)因血清和鹽的存在失去其生物學(xué)活性，而且有改變宿主免疫相關(guān)基因的表達(dá)等作用。除此之外，天然抗菌肽對(duì)敗血癥有良好的預(yù)防和保護(hù)作用，可以預(yù)防敗血癥。

3 抗菌肽的作用機(jī)制

3.1 作用機(jī)制

抗菌肽的作用機(jī)制有兩類，分為膜結(jié)構(gòu)破壞型機(jī)制與非膜結(jié)構(gòu)破壞型機(jī)制。抗菌肽可以通過選擇性地吸附在膜的結(jié)構(gòu)上、與膜融合，然后產(chǎn)生跨膜通道，導(dǎo)致其內(nèi)容物外泄致其死亡，從而產(chǎn)生對(duì)細(xì)菌的殺傷作用；此外，抗菌肽也可以迅速進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部在特定的靶細(xì)胞位點(diǎn)發(fā)生作用、阻礙代謝和生長，有效地殺菌滅菌。

3.2 膜結(jié)構(gòu)的破壞模式

抗菌肽的主要作用機(jī)制是膜結(jié)構(gòu)破壞模式，在這種機(jī)制作用下殺滅細(xì)菌時(shí)，帶正電荷的抗菌肽與帶負(fù)電荷的靶細(xì)胞相互作用，附著在細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜上產(chǎn)生不穩(wěn)定區(qū)域?？咕臅?huì)透過這個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)入細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層中，導(dǎo)致細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，通透性增加，因此透過細(xì)胞壁，然后通過陰陽離子的相互作用附著在細(xì)胞膜表面上，接著抗菌肽的疏水尾部結(jié)合到細(xì)胞膜中的疏水區(qū)域，穿過細(xì)胞外膜，最終使得胞外大量水分內(nèi)流、胞內(nèi)大量?jī)?nèi)容物外流，從而引起胞內(nèi)滲透壓發(fā)生改變，最后殺傷失去保護(hù)的細(xì)菌。此模式機(jī)制包括兩種：地毯式（Carpet）模型和孔洞（Barrel stave）學(xué)說。

3.3 非膜結(jié)構(gòu)破壞模式

一部分抗菌肽在不破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的情況下通過復(fù)雜的機(jī)制迅速穿膜，通過與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的作用能夠阻礙靶細(xì)胞壁合成其組分，或破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，從而殺死靶細(xì)胞，可以較為廣泛的影響其核酸（DNA和RNA）的合成與修復(fù)、蛋白質(zhì)的合成、物質(zhì)代謝和細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)等生理過程。例如細(xì)胞膜上的類脂能夠結(jié)合于馬蹄蟹體內(nèi)的抗菌肽，在細(xì)胞膜脂質(zhì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，抗菌肽穿透胞膜作用于特定的胞內(nèi)靶點(diǎn)，而細(xì)胞膜保持完整結(jié)構(gòu)。

[1]Zioli J，et al ntimicrobial pep tides from animals:focus on invertebrates[J].Trends Pharmacol Sci，2002，23（11）:494-496.

[2]Hancock R E.Peptide antibiotics.Lancet，1997，349（9049）:418-422.

[3]Andreu D，et al.Animal antimicrobial peptides:an overview. Biopolymers，1998，47:415-433.

[4]Ganz T，et al.Defensins，natural peptideantibiotics of human neutrophils.The Journal ofClinical Investigation，1985，76（4）:1427-1435.

[5]Zasloff M.Antimicrobial peptides of multicellular organisms.Nature， 2002，415:389-395.

[6]Vizioli J，et al.Antimicrobial peptides from animal:focus oninvertebrates.Trends Pharmacological Sciences，2002，23（11）: 494-496.

[7]Koczulla A R，et al.Antimicrobial peptides:current status andtherapeutic potential.Drugs，2003，63（4）:389-406.

[8]Iijima R，et al.Purification，characterization，and cDNAcloning of an antifungal protein from the hemolyph of Sarcophagaperegrine（flesh fly）larvae.The Journal of Biological Chemistry，1993，268（18）:12055-12061.

[9]Zasloff M.Antimicrobial peptides of multicellular organisms.Nature，2002，415:389-395.

[10]Lapis K.Physiologic and pathophysiologic significance of antimi crobial（host defensive）small peptides[J].Orv Hetil，2008，149（51）:2419-2424.

[11]馬文山，等.細(xì)菌抗菌肽的研究進(jìn)展及其應(yīng)用[J].生物技術(shù)通報(bào)，2008，3:39-49．

[12]Hirakura Y，et al.Specific interac-tions of the antimicrobial peptide cyclic beta-sheet tachyplesin Iwith lipopolysaccharides[J]. Biochim Biophys Acta，2002，1562（1/2）:32-36.

10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．08.007