楊偉克，劉增虎，鐘健

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，蒙自市 661101）

家蠶抗菌肽的分類及應(yīng)用前景

楊偉克，劉增虎，鐘健

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，蒙自市 661101）

家蠶抗菌肽是家蠶先天免疫系統(tǒng)中非常重要的一類效應(yīng)分子，一直是家蠶免疫研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。家蠶抗菌肽具有分子量小、對(duì)熱穩(wěn)定、廣譜抗菌的特點(diǎn)，近年來(lái)倍受人們關(guān)注。目前，家蠶基因組中主要存在7個(gè)抗菌肽基因家族，根據(jù)其結(jié)構(gòu)性質(zhì)主要分為3大類：第一類是富含甘氨酸或脯氨酸的組成性抗菌肽；第二類是具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的線性抗菌肽；第三類是富含半胱氨酸的環(huán)形抗菌肽。通過(guò)對(duì)家蠶抗菌肽的家族分類及其應(yīng)用前景等進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，以期為家蠶抗菌肽的深入研究提供參考。

家蠶抗菌肽；分類；應(yīng)用前景

抗菌肽（Antibacterial pepetides，AMPs ）是生物先天免疫系統(tǒng)體液免疫中的重要效應(yīng)分子，可以直接作用于入侵機(jī)體的病原或病菌，抑制其增殖生長(zhǎng)或?qū)⑵渲苯託⑺?。抗菌肽被認(rèn)為是現(xiàn)有抗生素的最佳替代品，由于其重要的理論及應(yīng)用價(jià)值而成為研究熱點(diǎn)。

家蠶是一種經(jīng)濟(jì)昆蟲，其基因組測(cè)序工作在2003年完成后也被作為一種模式昆蟲被越來(lái)越多的人所研究。Cheng等［1］較為系統(tǒng)的分析了家蠶35個(gè)抗菌肽基因，通過(guò)比對(duì)它們序列的相似性將其分為 7 個(gè)家族：Cecropin、Attacin、Moricin、Gloverin、Lebocin、Enbocin和 Defensin 家族。孫偉等［2］把家蠶抗菌肽類型分為3類：（1）富含脯氨酸或甘氨酸類抗菌肽；（2）兩親性具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的線性抗菌肽；（3）富含半胱氨酸類抗菌肽。本文以家蠶為例，以這三大類結(jié)構(gòu)作為主線，簡(jiǎn)要闡述了家蠶抗菌肽的分類及應(yīng)用前景。

1 富含脯氨酸或甘氨酸的家蠶組成性抗菌肽

1.1 富含甘氨酸類抗菌肽——Gloverin和Attacin

Gloverin［3］最初是從誘導(dǎo)的惜古比天蠶（Hyalophora cecropia）蛹分離得到，富含甘氨酸，不含半胱氨酸，只抗革蘭氏陰性菌。家蠶Gloverin基因家族有4個(gè)成員（Bmglv1-4），其中3個(gè)（Bmglv1，Bmglv3和Bmglv4）成簇位于第28號(hào)染色體上，只有Bmglv2位于第17號(hào)染色體上。

Attacin［4］首先是在1983年從惜古比天蠶中分離出來(lái)，富含甘氨酸殘基，只對(duì)革蘭氏陰性菌具有抗菌活性。Attacin在家蠶基因組中有2個(gè)成員，分別命名為Bmatt1和Bmatt2，這兩個(gè)基因位于家蠶基因組第6號(hào)染色體上。

1.2 富含脯氨酸類抗菌肽——Lebocin

林立鵬等［5］研究表明目前家蠶共有4個(gè)Lebocin 基因，Hara等［6］在1995年從免疫的家蠶血液中分離鑒定到3種結(jié)構(gòu)上相近的基因成員，命名為L(zhǎng)ebocin1、Lebocin2和Lebocin3；1997年Furukawa等［7］又從家蠶基因組中篩選到一個(gè)新的Lebocin基因，即Lebocin4。

2 具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的家蠶線性抗菌肽

該類抗菌肽的活性結(jié)構(gòu)具有兩親性，屬于陽(yáng)離子型抗菌肽。家蠶Enbocin、Moricin和Cecropin屬于這一類型。

2.1 Enbocin族

家蠶Enbocin抗菌肽基因是由Kim等［8］1998年從免疫的家蠶cDNA文庫(kù)中篩選獲得。家蠶基因組中有2個(gè)編碼Enbocin的基因，盡管由核苷酸序列推導(dǎo)出的氨基酸序列表明Enbocin屬于Cecropin基因家族，但兩者的抗菌譜卻是相反的［9］。

2.2 Moricin族

目前家蠶基因組中存在12個(gè)moricin基因，其中4個(gè)編碼MoricinA族，8個(gè)編碼MoricinB族，但這些基因的成熟蛋白部分氨基酸序列的同源性非常低［2］，至今還沒(méi)有確鑿的證據(jù)證明這些序列是否都具有Moricin的抗菌功能。

2.3 Cecropin族

Cecropin族是目前已知昆蟲抗菌肽中活性較強(qiáng)、分布較廣的一類。家蠶基因組中有11個(gè)基因編碼，包括2個(gè)BmcecA，6個(gè)BmcecB，1個(gè)BmcecC，1個(gè)BmcecD和1個(gè)BmcecE［10］。

3 富含半胱氨酸的家蠶環(huán)形抗菌肽

富含半胱氨酸的抗菌肽一般具有較強(qiáng)的抗菌活性，家蠶Defensin是這類抗菌肽的典型代表。目前已經(jīng)證實(shí)家蠶基因組中有兩個(gè)Defensin基因：DefensinA和DefensinB；兩者都含有保守的6個(gè)半胱氨酸殘基，但基因分別位于2個(gè)染色體中，氨基酸序列上也只有很少的相似性［11-12］。

4 家蠶抗菌肽的應(yīng)用前景

4.1 基因工程生產(chǎn)抗菌肽

抗菌肽可以通過(guò)體外表達(dá)、人工合成和生物提取等三種途徑獲得。其中人工合成和生物提取存在產(chǎn)品純度不高，而成本過(guò)高，難以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。利用基因工程技術(shù)進(jìn)行抗菌肽的體外表達(dá)為其大量生產(chǎn)開(kāi)辟了新途徑。李波等［13］對(duì)抗菌肽Cecropin及其在轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用進(jìn)行了討論，并闡述了轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)Cecropin抗菌肽具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和實(shí)用價(jià)值。

4.2 抗菌肽在醫(yī)藥上應(yīng)用

眾所周知，與傳統(tǒng)抗生素相比，抗菌肽最明顯的優(yōu)點(diǎn)是不易產(chǎn)生耐藥性，至今還沒(méi)有關(guān)于抗菌肽誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥性的報(bào)道，這使得抗菌肽有著傳統(tǒng)抗生素?zé)o法比擬的優(yōu)越性，有望成為新一代的抗菌制劑在未來(lái)投入應(yīng)用。趙東紅等［14］的研究表明家蠶抗菌肽CM4對(duì)離體U937癌細(xì)胞及其核骨架有明顯損傷作用，而對(duì)人體正常白細(xì)胞沒(méi)有影響。賈紅武等［15］從家蠶蛹血淋巴中分離純化的抗菌肽β組分對(duì)體外培養(yǎng)的人髓樣白血病細(xì)胞K562有明顯殺傷作用。

4.3 作為動(dòng)物飼料添加劑

抗菌肽作為飼料添加劑不僅能抑制外源性病原菌，而且能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高飼料利用率。在斷奶仔豬飼料中添加柞蠶的抗菌肽可減輕斷奶仔豬的腹瀉［16］。何丹林等［17］將蠶抗菌肽AD-酵母制劑應(yīng)用到粵黃雞飼養(yǎng)中，研究發(fā)現(xiàn)該制劑對(duì)粵黃雞小腸內(nèi)容物中淀粉酶和蛋白酶活性物不良影響，但卻能夠有效抑制飼料中細(xì)菌的繁殖，提高飼料利用率。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，對(duì)家蠶抗菌肽的研究與應(yīng)用尚處于試驗(yàn)和探索階段，綠色、高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)及其獨(dú)特的藥理功能將吸引更多科研工作者的關(guān)注。我國(guó)蠶桑資源豐富、飼養(yǎng)技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)化程度高，把家蠶作為生物反應(yīng)器進(jìn)行抗菌肽的科研與生產(chǎn)具有其他昆蟲無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

［1］Cheng T， Zhao P， Liu C， et al.Structures， regulatory regions， and inductive expression patterns of antimicrobial peptide genes in the silkworm Bombyx mori［J］.Genomics.2006，87（3）：356-365.

［2］孫偉，沈以紅， 向仲懷，等.家蠶抗菌肽基因研究進(jìn)展［J］.蠶業(yè)科學(xué)，2009，35（1）：196-203.

［3］Mrinal N， Nagaraju J.Intron loss is associated with gain of function in the evolution of the gloverin family of antibacterial genes in Bombyx mori［J］.Journal of Biological Chemistry.2008，283（34）：23376-23387.

［4］Tanaka H， Ishibashi J， Fujita K， et al.A genome-wide analysis of genes and gene families involved in innate immunity ofBombyx mori［J］.Insect Biochem Mol Biol.2008，38（12）：1087-1110.

［5］林立鵬，藍(lán)希鉗.家蠶抗菌肽［J］. 蠶學(xué)通訊，2008，27（3）：11-17.

［6］Hara S， Yamakawa M.Moricin，a novel type of antibacterial peptide isolated from the silkworm，Bombyx mori［J］.Journal of Biological Chemistry.1995，270（50）：29923-29927.

［7］Furukawa S， Taniai K， Ishibashi J， et al.A novel member of lebocin gene family from the silkworm，Bombyx mori［J］.Biochem Biophys Res Commun.1997，238（3）：769-774.

［8］Kim S H， Park B S， Yun E Y， et al.Cloning and expression of a novel gene encoding a new an tibacterial peptide from silkworm， Bombyx mori［J］.Biochemical and biophysical research communica tions.1998， 246（2）：388-392.

［9］馬振剛，藍(lán)希鉗，周澤揚(yáng).蠶類抗菌肽異源表達(dá)與應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.蠶學(xué)通訊，2010，30（2）：8-16.

［10］劉忠淵，張富春，毛新芳. 家蠶抗菌肽的特性與應(yīng)用［J］.生物技術(shù)，2004，13（5）：48-50.

［11］Kaneko Y，Tanaka H， Ishibashi J， et al.Gene expression of a novel defensin antimicrobial peptide in the silkworm，Bombyx mori［J］.Bioscience，biotechnology，and biochemistry.2008，72（9）：2353-2361.

［12］Wen H， Lan X， Cheng T， et al.Sequence structure and expression pattern of a novel anionic de fensin-like gene from silkworm （Bombyx mori）［J］.Molecular biology reports.2009，36（4）：711-716.

［13］李波，張耀洲.抗菌肽Cecropin及其在轉(zhuǎn)基因植物抗菌中的應(yīng)用［J］.中國(guó)生物工程雜志，2008，28（5）：122-127.

［14］趙東紅，張雙全，戴祝英，等.重組家蠶抗菌肽CM4對(duì)癌細(xì)胞骨架及核骨架破壞作用的觀察［J］.高技術(shù)通訊，2000，10（1）：23-27.

［15］賈紅武，張雙全，戴祝英.家蠶抗菌肽對(duì)K562白血病細(xì)胞的殺傷作用及對(duì)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響［J］.蠶業(yè)科學(xué)，1996，22（4）：224-228.

［16］溫劉發(fā)，張常明，付林，等.抗菌肽制劑代替抗生素在斷奶仔豬飼料中的應(yīng)用效果［J］.中國(guó)飼料，2001，（12）18：13-14.

［17］何丹林，溫劉發(fā)，黃自然，等.蠶抗菌肽AD-酵母制劑對(duì)粵黃雞腸道消化酶和飼料品質(zhì)的影響［J］.中國(guó)家禽， 2004，26（7）：9-10.

B；

1006-1657（2015）03-0066-3

2015-7-10；

2015-9-06

楊偉克（1985—），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事家蠶免疫與分子生物學(xué)的研究工作。E-mail：WKSUN1985@163.com